Ultrazvuk může pomoci kontrolovat mozek

V jedné ze známých vědeckých publikací se objevil článek týmu vědců o jejich nové práci – specialistům se podařilo ovládat činnost škrkavek pomocí speciálního genu ovlivňováním ultrazvukem.

Vedoucí vědecké skupiny Stuart Ibsen z Kalifornie vysvětlil, že nízkofrekvenční ultrazvukové vlny, šířící se tělem, se téměř nerozptylují, což je odlišuje od světla. Tato vlastnost může být užitečná například při stimulaci hlubokých oblastí mozku.

Ibsenův tým byl schopen řídit činnost transgenních škrkavek pomocí ultrazvukových vln a vzduchových bublin, které byly přítomny v kultivačním médiu obklopujícím červy.

Vědci modifikovali genom škrkavek tak, že jejich nervové buňky se staly citlivými na povely vysílané ultrazvukem. Specialistům se to podařilo zavedením genu TRP-4 do DNA červů. Tento speciální gen obsahuje určitý „průvodce“ pro sestavování molekul neobvyklého proteinu umístěného na povrchu neuronů; právě tento protein je zodpovědný za vnímání ultrazvuku škrkavkami a umožňuje jim řídit jejich činnost. Tyto proteiny slouží jako jakýsi kanál, kterým procházejí určité ionty (v případě červů se iontové kanály otevírají pro vápník), což způsobuje aktivitu mozkových buněk.

Když ultrazvuk zasáhne molekuly proteinů, otevře se kanál a buňka vydá elektrický impuls. Díky tomu byli vědci schopni řídit nejen práci jednotlivých buněk, ale i celého mozku červů. Kromě ultrazvuku pomáhaly ovlivňovat chování červů vzduchové bubliny, které byly potaženy speciální tukovou vrstvou a barvou. Tyto bubliny pomáhaly aktivovat specifické neurony. V důsledku vystavení ultrazvuku vědci nutili červa pohybovat se opačným směrem, otáčet se pod ostrým úhlem nebo se vůbec neotáčet.

Tato metoda řízení práce mozku se nazývá sonogenetika a v současnosti ji lze aplikovat pouze na červy. Podle vědců je však docela možné tuto metodu přizpůsobit nejen jiným zvířatům, ale i lidem, i když na cestě k tomuto cíli existuje mnoho obtíží.

Aby metoda fungovala, je nutné zavést gen TRP-4 do určitých buněk těla a vzduchové bubliny do oběhového systému. Odborníci naznačují, že takový unikátní systém pomůže lidem s poruchami mozku, jako je epilepsie.

Vědci nyní musí ověřit, zda metoda bude fungovat i v případě savců. Ibsenova vědecká skupina v současné době již zahájila výzkum na hlodavcích a pokud budou experimenty úspěšné, lze sonogenetickou metodu přizpůsobit i pro práci s lidmi. Specialisté si jsou jisti, že se jim podaří najít metody „bezkontaktní“ kontroly buněk.

Mimochodem, ultrazvuk už vědci používali ke stimulaci mozku, dokonce se jím léčily i některé nemoci, ale Ibsenova skupina byla první, které se podařilo aktivovat jednotlivé buňky ultrazvukovými vlnami.