Ultralyd kan bidra til å kontrollere hjernen

En artikkel av et team av forskere om deres nye arbeid dukket opp i en av de velkjente vitenskapelige publikasjonene – spesialistene klarte å kontrollere handlingene til rundormer med et spesielt gen ved å påvirke dem med ultralyd.

Lederen for den vitenskapelige gruppen, Stuart Ibsen fra California, forklarte at lavfrekvente ultralydbølger, som sprer seg gjennom kroppen, nesten ikke er spredt, noe som skiller dem fra lys. Denne funksjonen kan være nyttig, for eksempel når man stimulerer dype områder i hjernen.

Ibsens team var i stand til å kontrollere handlingene til de transgene rundormene ved hjelp av ultralydbølger og luftbobler som var tilstede i ormenes omkringliggende kulturmedium.

Forskere har modifisert genomet til rundormer slik at nervecellene deres blir følsomme for kommandoer sendt via ultralyd. Spesialistene klarte å oppnå dette ved å introdusere TRP-4-genet i ormenes DNA. Dette spesielle genet inneholder en viss "guide" for å sette sammen molekyler av et uvanlig protein som ligger på overflaten av nevroner; det er dette proteinet som er ansvarlig for rundormers oppfatning av ultralyd og lar dem kontrollere handlingene sine. Slike proteiner fungerer som en slags kanal som visse ioner passerer gjennom (i tilfelle av ormer åpnes ionekanalene for kalsium), noe som får hjerneceller til å bli aktive.

Når ultralyd treffer proteinmolekyler, åpnes en kanal, og cellen sender ut en elektrisk impuls. Takket være dette kunne forskere kontrollere arbeidet til ikke bare individuelle celler, men også hele hjernen til ormer. I tillegg til ultralyd bidro luftbobler, som var dekket med et spesielt fettlag og maling, til å påvirke ormenes oppførsel. Slike bobler bidro til å aktivere spesifikke nevroner. Som et resultat av ultralydeksponering tvang forskere ormen til å bevege seg i motsatt retning, snu seg i en spiss vinkel eller ikke snu seg i det hele tatt.

Denne metoden for å kontrollere hjernens arbeid kalles sonogenetikk, og for tiden kan den bare brukes på ormer. Imidlertid er det ifølge forskere fullt mulig å tilpasse denne metoden ikke bare til andre dyr, men også til mennesker, selv om det er mange vanskeligheter på veien mot dette målet.

For at metoden skal fungere, er det nødvendig å introdusere TRP-4-genet i visse celler i kroppen og luftbobler i sirkulasjonssystemet. Eksperter antyder at et slikt unikt system vil hjelpe personer med hjernesykdommer, som epilepsi.

Nå må forskere sjekke om metoden vil fungere for pattedyr. For tiden har Ibsens vitenskapelige gruppe allerede startet forskning på gnagere, og hvis forsøkene lykkes, kan sonogenetikk tilpasses for å fungere med mennesker. Spesialister er sikre på at de vil kunne finne metoder for "kontaktløs" kontroll av celler.

Forresten, ultralyd har allerede blitt brukt av forskere for å stimulere hjernen, det ble til og med brukt til å behandle noen sykdommer, men Ibsens gruppe var de første som lyktes med å aktivere individuelle celler med ultralydbølger.