Les neuroscientifiques apprennent à contrôler les neurones par ultrasons

Les neuroscientifiques du Salk Institute of Biological Research (Californie, États-Unis) ont présenté une nouvelle technique de stimulation sélective des neurones appelée sonogénétique. Dans leur travail, ils soutiennent qu'ils ont pu activer les neurones de manière non invasive en utilisant des ultrasons.

Pour étudier le travail du cerveau, les biologistes ont développé il y a plusieurs années un schéma pour activer les neurones nécessaires à l'aide de la lumière. On pensait que le gène du canal sodique, qui répond aux photons, était introduit dans la cellule. Si vous brillez sur la cellule, les ions sodium commencent à y pénétrer, ce qui excite le neurone. Certes, nous n'avons pas encore appris à faire face aux neurones apaisants - pour calmer les cellules, des ions potassium sont libérés, mais de tels canaux contrôlés par la lumière n'ont pas encore été trouvés dans la nature.

Cette invention a immédiatement avancé les neurosciences. Les scientifiques se sont précipités vers les souris et ont commencé à la hâte une expérience après l'autre, apprenant la structure du cerveau. Ils ont réussi à suivre le processus de formation de la mémoire, à activer et désactiver les récepteurs de la douleur, à simuler les effets des médicaments et même à activer et désactiver une érection. Certes, toutes ces études n'ont jusqu'à présent été réalisées que sur des souris. En effet, le principal problème de cette méthode est la nécessité de réaliser un canal dans le crâne et le cerveau pour l'alimentation optique.

L'inventeur de la technologie de sonogénétique, Srikant Chalasani , professeur adjoint au Laboratoire de neurobiologie moléculaire, affirme que sa méthode d'échographie proposée est capable d'activer les neurones nécessaires. Dans ce cas, les ultrasons pénètrent dans la peau et les os du crâne, sans affecter les autres cellules du corps.

"Nous pensons que l'utilisation des ultrasons pour l'activation non invasive des neurones peut être largement utilisée pour déchiffrer les voies nerveuses du cerveau, enfermées dans une coquille intacte du crâne et de la peau."

Un autre avantage technologique revendiqué est la capacité d'activer divers groupes de neurones, car la possibilité de changer la fréquence du son dépasse l'ensemble des longueurs d'onde de lumière auxquelles les neurones réagissent en optogénétique.

L'utilisation de cette technologie nécessite également l'ajout d'un gène supplémentaire aux cellules. Les chercheurs ont découvert que la protéine TRP-4, présente naturellement chez les invertébrés, est sensible aux ultrasons. En ajoutant cette protéine avec le virus au corps de C. Elegans, un ver nématode populaire auprès des chercheurs, les scientifiques ont pu créer plusieurs neurones sensibles aux ultrasons. Par exemple, dans l'une des expériences, il a été possible de faire tourner le ver, délivrant certaines impulsions ultrasonores.



Et bien que la protéine TRP-4 ne se trouve pas chez les souris et les humains, cela ne signifie pas que la nouvelle technologie est inutile pour nous - le scientifique prétend qu'il est possible, en ajoutant les gènes appropriés, de faire en sorte que les cellules produisent cette protéine.

À cet égard, alors que l'application de la technologie aux vertébrés et aux humains n'est qu'hypothétique. De plus, comme la lumière se déplace plus rapidement que le son et que les processus dans le cerveau humain se produisent assez rapidement, le contrôle des neurones ne sera pas possible pour tous les processus. Comme le suggère Chalasani, les technologies de la sonogénétique et de l'optogénétique se compléteront très probablement.

Source: https://habr.com/ru/post/fr384269/