Technológia magnetického ovládania mozgu mení chuť do jedla a správanie

V nedávno publikovanej štúdii výskumníci z Inštitútu pre základnú vedu (Institute of Basic Science - IBS) a Univerzity Yonsei v Južnej Kórei testovali nimi vyvinutú technológiu, ktorá na diaľku a presne manipuluje s konkrétnymi časťami mozgu pomocou magnetických polí.

„Toto je prvá technológia na svete, ktorá voľne ovláda špecifické oblasti mozgu pomocou magnetických polí,“ povedal Cheon Jinwoo z Centra pre nanomedicínu na IBS, Katedry nanobiomedicínskeho inžinierstva na Univerzite Yonsei a spoluautor štúdie. „Očakávame, že sa bude široko využívať vo výskume na pochopenie funkcií mozgu, sofistikovaných umelých neurónových sietí, technológií obojsmerného rozhrania mozog-počítač a nových spôsobov liečby neurologických porúch.“

Prelomová technológia výskumníkov sa nazýva ako Nano-MIND (čo je skratka pre Magnetogenetic Interface for NeuroDynamics, čiže magnetogenetické rozhranie pre neurodynamiku). Zatiaľ čo optogenetika, ktorá ovláda neuróny pomocou svetla, a elektrická hĺbková stimulácia mozgu, ktorá sa používa na liečbu Parkinsonovej choroby, si vyžadujú implantáciu invazívnych elektród do mozgu, magnetogenetika je bezdrôtová, diaľkovo ovládaná technológia.

Technológia Nano-MIND sa opiera o magnetické polia a zmagnetizované nanočastice. Špecifické typy neurónov sú geneticky modifikované tak, aby exprimovali „magnetoreceptory“, ktoré priťahujú vstreknuté zmagnetizované nanočastice na svoj povrch. Neuróny sa aktivujú, keď sa drobné magnety pripojené k receptorom stočia v reakcii na externe aplikované rotujúce magnetické polia s veľmi nízkou silou.

Vedci testovali technológiou Nano-MIND na voľne sa pohybujúcich myšiach, aby zistili, či dokážu modulovať sociálne správanie a kŕmenie. V jednom experimente selektívne aktivovali inhibičné GABA receptory v neurónoch v mediálnej preoptickej oblasti (mPOA) hypotalamu, oblasti považovanej za centrálnu pre rodičovstvo. Keď sa tieto neuróny aktivovali u myších samíc, ktoré neboli matkami, výrazne sa zvýšilo ich opatrovateľské správanie - približovanie sa k myším mláďatám a ich prenášanie, pričom sa pozorovalo viac ako štvornásobné predĺženie času starostlivosti. Kontrolné myši neprejavovali o mláďatá žiadny záujem.

V ďalšom experimente sa výskumníci zamerali na obvody v laterálnom hypotalame, komplexnej oblasti mozgu, ktorá sa podieľa na regulácii mnohých fyziologických procesov, vrátane kŕmenia. Aktivácia inhibičných neurónov v tejto oblasti viedla k 100 % zvýšeniu chuti do jedla a správania pri kŕmení, zatiaľ čo aktivácia excitačných neurónov znížila chuť do jedla a správanie pri kŕmení o viac ako 50 %.

Vedci tvrdia, že ich experimenty ukázali, že technológia Nano-MIND môže selektívne aktivovať konkrétne neuróny a okruhy na moduláciu vyšších mozgových funkcií. To otvára cestu k pokroku v neurovede a potenciálu terapeutických aplikácií.

Doktor Felix Leroy z Inštitútu neurovied v španielskom Alicante v článku komentujúcom štúdiu uviedol, že hoci táto technológia „ponúka výhody, ako sú možnosti bezdrôtovej a dlhodobej stimulácie, ktoré by mohli spôsobiť revolúciu v tejto oblasti tým, že umožnia neinvazívnu a presnú manipuláciu s mozgovou aktivitou, vrátane hlbokých a vzdialených oblastí“, štúdia má svoje obmedzenia. Tým najpálčivejším je, že dlhodobé účinky magnetogenetickej stimulácie pôsobiacej opakovanými mechanickými silami na povrch buniek nie sú známe a vyžadujú si ďalšie štúdie.

Štúdia bola nedávno uverejnená v magazíne Nature Nanotechnology.