يتعلم علماء الأعصاب التحكم في الخلايا العصبية بالموجات فوق الصوتية

قدم علماء الأعصاب من معهد سالك للأبحاث البيولوجية (كاليفورنيا ، الولايات المتحدة الأمريكية) تقنية جديدة للتحفيز الانتقائي للخلايا العصبية تسمى علم الوراثة الصوتية. في عملهم ، يجادلون بأنهم كانوا قادرين على تنشيط الخلايا العصبية بشكل غير جراحي باستخدام الموجات فوق الصوتية.

لدراسة عمل الدماغ ، طور علماء الأحياء منذ عدة سنوات مخططًا لتشغيل الخلايا العصبية الضرورية بمساعدة الضوء. ويعتقد أن جين قناة الصوديوم ، الذي يستجيب للفوتونات ، يدخل إلى الخلية. إذا تألقت على الخلية ، تبدأ أيونات الصوديوم بالتدفق إليها ، مما يثير الخلايا العصبية. صحيح أنهم لم يتعلموا بعد كيفية التعامل مع الخلايا العصبية المهدئة - لتهدئة الخلايا ، يتم إطلاق أيونات البوتاسيوم ، ولكن هذه القنوات التي تسيطر عليها الضوء لم يتم العثور عليها بعد في الطبيعة.

تقدم هذا الاختراع على الفور بعلم الأعصاب. اندفع العلماء إلى الفئران وبدأوا على عجل في إجراء تجربة واحدة تلو الأخرى ، وتعلم بنية الدماغ. تمكنوا من تتبع عملية تكوين الذاكرة ، وتشغيل مستقبلات الألم وإيقافها ، ومحاكاة آثار الأدوية وحتى تشغيل وإيقاف الانتصاب. صحيح أن جميع هذه الدراسات أجريت حتى الآن على الفئران فقط. بعد كل شيء ، فإن المشكلة الرئيسية لهذه الطريقة هي الحاجة إلى إنشاء قناة في الجمجمة والدماغ لتزويد البصريات.

يدعي مخترع تكنولوجيا علم الوراثة ، سريكانت تشالاساني ، الأستاذ المساعد في مختبر علم الأعصاب الجزيئي ، أن طريقة الموجات فوق الصوتية المقترحة قادرة على تنشيط الخلايا العصبية اللازمة. في هذه الحالة ، تخترق الموجات فوق الصوتية جلد وعظام الجمجمة ، دون التأثير على أي خلايا أخرى في الجسم.

"نحن نعتقد أن استخدام الموجات فوق الصوتية لتنشيط الخلايا العصبية غير الغازية يمكن استخدامه على نطاق واسع لفك رموز المسارات العصبية في الدماغ ، والمغلقة في قشرة سليمة من الجمجمة والجلد."

ميزة أخرى مزعومة للتكنولوجيا هي القدرة على تنشيط مجموعات مختلفة من الخلايا العصبية ، لأن إمكانية تغيير تردد الصوت يتجاوز مجموعة أطوال موجية الضوء التي تتفاعل معها الخلايا العصبية في علم الوراثة.

يتطلب استخدام هذه التكنولوجيا أيضًا إضافة جين إضافي إلى الخلايا. وجد الباحثون أن بروتين TRP-4 ، الموجود بشكل طبيعي في اللافقاريات ، حساس للموجات فوق الصوتية. من خلال إضافة هذا البروتين مع الفيروس إلى جسم C. Elegans ، وهي دودة نيماتودا شائعة لدى الباحثين ، تمكن العلماء من إنشاء العديد من الخلايا العصبية الحساسة للموجات فوق الصوتية. على سبيل المثال ، في إحدى التجارب ، كان من الممكن جعل الدودة تدور ، لتوصيل بعض النبضات فوق الصوتية.



وعلى الرغم من عدم وجود بروتين TRP-4 في الفئران والبشر ، فإن هذا لا يعني أن التكنولوجيا الجديدة عديمة الفائدة بالنسبة لنا - يدعي العالم أنه من الممكن ، عن طريق إضافة الجينات المناسبة ، أن تجعل الخلايا تنتج هذا البروتين.

في هذا الصدد ، في حين أن تطبيق التكنولوجيا على الفقاريات والبشر هو فقط افتراضي. بالإضافة إلى ذلك ، بما أن الضوء ينتقل أسرع من الصوت ، والعمليات في دماغ الإنسان تحدث بسرعة كافية ، فإن التحكم في الخلايا العصبية لن يكون ممكنًا لجميع العمليات. على الأرجح ، كما يقترح تشالاساني ، فإن تقنيات علم الوراثة وعلم الوراثة سوف تكمل بعضها البعض.

Source: https://habr.com/ru/post/ar384269/