Forskere håber, at et tanke-kontrolleret implantat en dag kan hjælpe med at bekæmpe neurologiske sygdomme, såsom kronisk hovedpine, rygsmerter og epilepsi.
”At være i stand til at kontrollere genekspression via tankens kraft er en drøm, som vi har jaget i over et årti,” sagde Martin Fussenegger. Fotokredit: / Flickr
Et forskerteam har udviklet en ny genreguleringsmetode, der lader tankespecifikke hjernebølger kontrollere omdannelsen af gener til proteiner - kaldet genekspression. Bioingeniørerne offentliggjorde deres resultater i tidsskriftet Nature Communications den 11. november 2014.
Martin Fussenegger er professor i bioteknologi og bioingeniør i afdelingen for biosystemer ved ETH Zurich, et ingeniør-, videnskab-, teknologi-, matematik- og ledelsesuniversitet i Schweiz. Han skrev i en pressemeddelelse på Futurity.org:
For første gang har vi været i stand til at udnytte menneskelige hjernebølger, overføre dem trådløst til et gennetværk og regulere ekspressionen af et gen afhængigt af tankegangen.
At være i stand til at kontrollere genekspression via tankens magt er en drøm, som vi har jaget i over et årti.
Disse forskere siger, at en inspirationskilde til det nye tankestyrede genreguleringssystem var spillet Mindflex, hvor spilleren bærer et specielt EEG-headset, som har en sensor på panden, der registrerer hjernebølger.
I spillet overføres det registrerede elektroencephalogram (EEG) til spillemiljøet. EEG styrer en ventilator, der gør det muligt at tænke en lille kugle gennem en forhindringsbane.
Tanker styrer en næsten infrarød LED, der starter produktionen af et molekyle i et reaktionskammer. Billede via M. Fussenegger / ETH Zurich
I disse forskeres undersøgelser analyseres og registreres hjernebølger trådløst via Bluetooth til en controller, som igen styrer en feltgenerator, der genererer et elektromagnetisk felt, som igen forsyner et implantat med en induktionsstrøm.
Et lys tændes derefter bogstaveligt i implantatet: en integreret LED-lampe, der udsender lys i det næsten infrarøde område tænder og lyser et kulturkammer, der indeholder genetisk modificerede celler. Når det nærinfrarøde lys lyser cellerne, begynder de at fremstille det ønskede protein.
Implantatet blev oprindeligt testet i cellekulturer og mus og kontrolleret af tankerne fra forskellige testpersoner. Forskerne brugte SEAP til testene, et let at påvise humant modelprotein, der diffunderer fra implantatets kulturkammer til en muses blodbane.
For at regulere mængden af frigivet protein blev testpersonerne kategoriseret i henhold til tre sindstilstande: bio-feedback, meditation og koncentration. Testpersoner, der spillede Minecraft på computeren, dvs. som koncentrerede, inducerede gennemsnitlige SEAP-værdier i musens blodbane.
Når forskerne var helt afslappede (meditation), registrerede forskerne meget høje SEAP-værdier hos forsøgsdyrene.
Til bio-feedback observerede testpersonerne LED-lyset på implantatet i musens krop og var i stand til bevidst at tænde eller slukke LED-lyset via den visuelle feedback. Dette blev igen afspejlet af de forskellige mængder af SEAP i musens blodbane. Fussenegger sagde:
At kontrollere gener på denne måde er helt nyt og er unikt i dets enkelhed.
Forskerne fortsatte med at sige, at det lysfølsomme optogenetisk modul der reagerer på næsten infrarødt lys er en særlig fremgang. Lyset skinner på et modificeret lysfølsomt protein i de genmodificerede celler og udløser en kunstig signalkaskade, hvilket resulterer i produktionen af SEAP.
Næsten-infrarødt lys blev brugt, fordi det generelt ikke er skadeligt for menneskelige celler, kan trænge dybt ind i vævet og gør det muligt at spore implantatets funktion visuelt.
Systemet fungerer effektivt og effektivt i den menneskelige cellekultur og det menneskelige musesystem. Fussenegger håber, at et tanke-kontrolleret implantat en dag kan hjælpe med at bekæmpe neurologiske sygdomme, såsom kronisk hovedpine, rygsmerter og epilepsi, ved at opdage specifikke hjernebølger på et tidligt tidspunkt og udløse og kontrollere oprettelsen af visse midler i implantatet på nøjagtigt det rigtige tidspunkt.