Fruchtfliegenstudie als „Heiliger Gral der Neurotechnologien“ bezeichnet

Forscher der Brown University, des Baylor College of Medicine, der Rice und der Duke University fanden heraus, dass magnetische Signale verwendet werden können, um gezielt Neuronen auszulösen, die die Körperposition von Fruchtfliegen steuern, die sich in einem Gehege bewegen. Jacob Robinson, Professor für Computer- und Elektrotechnik und Mitglied der Rice's Neuroengineering Initiative, erklärte, dass die neue Technologie neuronale Schaltkreise etwa fünfzig Mal schneller stimuliert als die früher demonstrierte Technologie zur magnetischen Stimulation von Neuronen. Die Forscher brachten die Fliegen dazu, ihre Flügel teilweise zu spreizen, eine übliche Paarungsgeste, indem sie mithilfe von Gentechnik einen einzigartigen wärmeempfindlichen Ionenkanal in Neuronen exprimierten, der diese Aktion stimuliert. Die Forscher injizierten magnetische Nanopartikel, die mit einem angelegten Magnetfeld erhitzt werden konnten. Sie erlaubten den Fliegen, sich frei in einem geschlossenen Raum auf einem Elektromagneten zu bewegen, während eine Overhead-Kamera sie beobachtete. Durch eine gezielte Veränderung des Magnetfelds konnten die Forscher die Nanopartikel erhitzen und die Neuronen aktivieren. Das Video aus dem Experiment zeigte Fliegen mit den genetischen Modifikationen, die innerhalb von etwa einer halben Sekunde nach der magnetischen Änderung die Flügelspreizhaltung einnahmen. Robinson erklärte, dass die Fähigkeit, genetische Zielzellen zu genauen Zeiten zu stimulieren, Studien des Gehirns unterstützen könnte, eine direkte Gehirn-Maschine-Kommunikationstechnologie schaffen und Krankheiten behandeln könnte. MOANA (Magnetic, Optical and Acoustic Neural Access), ein DARPA-finanziertes Projekt, bei dem Robinson der Hauptforscher ist, hofft, eine Headset-Technologie für die drahtlose, nicht-chirurgische Gehirn-zu-Gehirn-Kommunikation zu entwickeln. MOANA beabsichtigt, eine Headset-Technologie zu entwickeln, die neuronale Aktivität im visuellen Kortex einer Person „lesen“ oder entschlüsseln und diese Aktivität in das Gehirn einer anderen Person „schreiben“ oder verschlüsseln kann. Laut Rice ist die magnetogenetische Technologie ein Fall von Letzterem. Durch die Stimulierung von Teilen des Gehirns, die mit dem Sehvermögen in Verbindung stehen, hofft Robinsons Team, blinden Patienten das Sehvermögen teilweise zurückzugeben. Die Forscher hoffen, Patienten ein Sehvermögen zu geben, auch wenn ihre Augen nicht mehr intakt sind. Robinson erklärte: „Um das Gehirn zu untersuchen oder neurologische Erkrankungen zu behandeln, sucht die wissenschaftliche Gemeinschaft nach Werkzeugen, die sowohl unglaublich präzise als auch minimalinvasiv sind. Die Fernsteuerung ausgewählter neuronaler Schaltkreise mit Magnetfeldern ist ein heiliger Gral für Neurotechnologien. Unsere Arbeit macht einen wichtigen Schritt in Richtung dieses Ziels, da es die Geschwindigkeit der magnetischen Fernsteuerung näher an die natürliche Geschwindigkeit des Gehirns erhöht.Das langfristige Ziel dieser Arbeit ist es, Methoden zu entwickeln, um bestimmte Gehirnregionen beim Menschen für therapeutische Zwecke zu aktivieren, ohne dies jemals tun zu müssen Operationen durchführen. Um die natürliche Präzision des Gehirns zu erreichen, müssen wir wahrscheinlich eine Reaktion bis auf wenige Hundertstelsekunden bekommen. Es ist also noch ein weiter Weg. Wir haben Fortschritte gemacht, weil Charles Sebesta, der Hauptautor, hatte die Idee, einen neuen Ionenkanal zu verwenden, der empfindlich auf die Geschwindigkeit der Temperaturänderung reagiert.Durch die Zusammenführung von Experten aus Gentechnik, Nanotechnologie und Elektrotechnik konnten wir cou Ich werde alle Teile zusammenfügen und beweisen, dass diese Idee funktioniert."