Ultralyd kan hjælpe med at kontrollere hjernen

En artikel fra et team af forskere om deres nye arbejde blev offentliggjort i en af de velkendte videnskabelige publikationer – specialisterne formåede at kontrollere rundormenes handlinger med et særligt gen ved at påvirke dem med ultralyd.

Lederen af den videnskabelige gruppe, Stuart Ibsen fra Californien, forklarede, at lavfrekvente ultralydbølger, der spredes gennem kroppen, næsten ikke spredes, hvilket adskiller dem fra lys. Denne funktion kan være nyttig, for eksempel når man stimulerer dybe områder af hjernen.

Ibsens team var i stand til at kontrollere de transgene rundormes handlinger ved hjælp af ultralydbølger og luftbobler, der var til stede i ormenes omgivende kulturmedium.

Forskere har modificeret rundormenes genom, så deres nerveceller bliver følsomme over for kommandoer sendt via ultralyd. Specialisterne var i stand til at opnå dette ved at introducere TRP-4-genet i ormenes DNA. Dette særlige gen indeholder en bestemt "guide" til at samle molekyler af et usædvanligt protein, der er placeret på overfladen af neuroner; det er dette protein, der er ansvarligt for rundormenes opfattelse af ultralyd og giver dem mulighed for at kontrollere deres handlinger. Sådanne proteiner fungerer som en slags kanal, hvorigennem bestemte ioner passerer (i tilfælde af orme åbner ionkanalerne sig for calcium), hvilket får hjerneceller til at blive aktive.

Når ultralyd rammer proteinmolekyler, åbnes en kanal, og cellen udsender en elektrisk impuls. Takket være dette var forskerne i stand til at kontrollere arbejdet i ikke kun individuelle celler, men også hele ormenes hjerne. Ud over ultralyd hjalp luftbobler, som var belagt med et specielt fedtlag og maling, med at påvirke ormenes adfærd. Sådanne bobler hjalp med at aktivere specifikke neuroner. Som et resultat af ultralydeksponering tvang forskerne ormen til at bevæge sig i den modsatte retning, dreje i en spids vinkel eller slet ikke dreje.

Denne metode til at kontrollere hjernens arbejde kaldes sonogenetik, og i øjeblikket kan den kun anvendes på orme. Ifølge forskere er det dog fuldt ud muligt at tilpasse denne metode ikke kun til andre dyr, men også til mennesker, selvom der er mange vanskeligheder på vejen til dette mål.

For at metoden kan virke, er det nødvendigt at introducere TRP-4-genet i bestemte celler i kroppen og luftbobler i kredsløbssystemet. Eksperter foreslår, at et sådant unikt system vil hjælpe mennesker med hjernesygdomme, såsom epilepsi.

Nu skal forskerne undersøge, om metoden vil virke i tilfælde af pattedyr. I øjeblikket er Ibsens videnskabelige gruppe allerede begyndt forskning på gnavere, og hvis eksperimenterne lykkes, kan sonogenetik tilpasses til at virke med mennesker. Specialister er overbeviste om, at de vil være i stand til at finde metoder til "kontaktløs" kontrol af celler.

Ultralyd er i øvrigt allerede blevet brugt af forskere til at stimulere hjernen, det blev endda brugt til at behandle nogle sygdomme, men Ibsens gruppe var den første, der lykkedes med at aktivere individuelle celler med ultralydbølger.