Spookachtig! Human Brain Waves Control Mouse Genes

{h1}

De gedachten van mensen kunnen genen in de hersenen van muizen aanzetten, een techniek die op een dag kan leiden tot hersenimplantaten die, indien nodig, medicijnen kunnen produceren.

Menselijke gedachten kunnen worden gebruikt om genen in muizen aan te zetten, suggereert nieuw onderzoek.

Een kleine, op licht gebaseerde machine gebruikt de hersengolven van mensen om een ​​flikkering van licht te genereren, die vervolgens genen in de hersenen van muizen aanzet. De nieuwe methode zou op een dag kunnen worden gebruikt door mensen die lijden aan chronische pijn of epilepsie om onmiddellijk geneesmiddelen uit een hersenimplantaat af te leveren wanneer ze karakteristieke hersengolven ervaren bij het begin van pijn of een aanval, zei studie auteur Martin Fussenegger, een onderzoeker bij de ETH Zürich in Zwitserland.

"Voor de eerste keer was het mogelijk om hersengolven te gebruiken - de gedachten van het subject - om genexpressie te induceren," vertelde Fussenegger aan WordsSideKick.com. [Biomimicry: 7 Clever Designs Inspired by Nature]

Synthetische biologie

In de afgelopen jaren hebben wetenschappers kleine, biologisch gebaseerde machines ontwikkeld van enkele van de fundamentele bouwstenen van het leven, zoals DNA, RNA en eiwitten. Wetenschappers hebben bijvoorbeeld microbiële medicijnfabrieken ontworpen uit gist en bacteriën die geneesmiddelen zoals morfine produceren. Andere groepen hebben levensvormen geschapen met volledig door de mens gemaakt zesletterig DNA. En weer anderen hebben kleine computer-harde schijven gemaakt die DNA als codeertaal gebruiken.

Andere onderzoekers hebben cybernetische hersenimplantaten ontworpen waar mensen of apen de hersengolven van apen kunnen controleren. Maar weinig onderzoekers hebben geprobeerd om zowel synthetische moleculaire machines als hersenimplantaten te combineren.

In hun nieuwe onderzoek vroegen Fussenegger en zijn collega's verschillende vrijwilligers om te mediteren, zich te concentreren door een spel van "Minecraft" te spelen of hun hersenactiviteit te beheersen met biofeedback, een techniek waarbij mensen hun hersengolven synchroniseren met behulp van een geleide weergave. Elk van deze activiteiten produceert een unieke handtekening van elektrische hersenactiviteit, die werd vastgelegd door elektro-encefalografie (EEG) en draadloos werd toegevoerd aan een implantaat in de hersenen van een muis.

"Deze hersengolfpatronen worden vastgelegd, verwerkt en vervolgens wordt een bepaalde drempelwaarde aangegeven", aldus Fussenegger. "Als het patroon dit drempelniveau overschrijdt, wordt gedurende korte tijd een bijna-infrarood-led ingeschakeld."

Dit nabij-infrarode licht brengt vervolgens een klein cellulair apparaat over - een bacterieel eiwit dat wordt geactiveerd door licht - in het hersenimplantaat van de muis. Het bacteriële eiwit zet een chemische cascade op gang die een op maat gemaakt genfragment inschakelt dat codeert voor een specifiek menselijk eiwit. Het team controleert vervolgens of de genen worden geactiveerd door de menselijke eiwitniveaus in de bloedbaan van de muis te meten, zei Fussenegger.

Kleine hersenfabrieken

Hoewel het huidige experiment een menselijk eiwit zonder therapeutisch doel gebruikte, zou dezelfde techniek uiteindelijk in het menselijk brein kunnen worden gebruikt om, indien nodig, precieze hoeveelheden medicijnen af ​​te leveren, zei Fussenegger.

Bijvoorbeeld, vlak voor een epileptische aanval produceren de hersenen een uniek soort elektrische activiteit die een klein, licht geactiveerd genetisch implantaat kan veroorzaken dat snel een anti-epileptisch medicijn produceert. Chronische pijn kan ook kenmerkende hersengolven produceren net voor het begin van ongemak, dat zou kunnen worden gebruikt om preventief pijnstillers in de hersenen te produceren.

"Dit is een interessante proof of concept", zegt Kevin Gardner, een structurele bioloog aan het Advanced Science Research Center van de City University of New York, die niet betrokken was bij het onderzoek.

Maar toepassingen bij mensen zijn waarschijnlijk ver weg, vertelde Gardner aan WordsSideKick.com.

De studie werd vandaag (11 november) gepubliceerd in het tijdschrift Nature Communications.

Volg Tia Ghose op tjilpen en Google+. Volg WordsSideKick.com @wordssidekick, Facebook & Google+. Oorspronkelijk gepubliceerd op WordsSideKick.com.


Video Supplement: .




WordsSideKick.com
Alle Rechten Voorbehouden!
Reproductie Van Materialen Toegestaan Alleen Prostanovkoy Actieve Link Naar De Site WordsSideKick.com

© 2005–2019 WordsSideKick.com