Esimest korda juhiti looma teadvust elektroodide abita ja väljaspoolt

Ajukontrolli katses lülitati emaste hiirte käitumine kaugjuhtimisega sisse. Foto: Unsplash

Lõuna-Korea Põhiteaduste Instituudi (Institute for Basic Science ehk IBS) teadlased on välja töötanud meetodi, mis võimaldab geneetika, nanoosakeste ja magnetväljade kombinatsiooni abil suunata neuronitevahelisi signaaliradu hiirte ajudes. Sisuliselt siis nii ka kontrollida nii nende teadvust kui käitumistki.

Selle tehnoloogia nimeks on Nano-MIND, mis tähistab neurodünaamikat võimaldavat magnetogeneetilist (Magnetogenetic Interface for NeuroDynamics). Eksperimendi käigus pandi nanoosakestega aktiveeritud «lülitid» hiirte ajudes tööle, mis viis nad toitmise, suhtlemise ja isegi emalaadse käitumiseni.

Kui loomkatseid «meelekontrolliga» on varemgi tehtud, siis tavaliselt on need vajanud tülikate elektroodide kasutamist, mis on loomale kinnitatud kehaväliselt. See mitte ainult ei nõua invasiivset operatsiooni, vaid piirab ka looma liikumisvabadust.

Teadlased väidavad, et nende meetod on neuroloogias läbimurre. Jinwoo Cheon, IBS-i Nanomeditsiini keskuse vanemuurija ja direktor, selgitas, et see on maailma esimene tehnoloogia, mis võimaldab magnetväljade abil vabalt kontrollida konkreetseid ajupiirkondi. Ta lisas, et seda võib laialdaselt kasutada aju funktsioonide uurimisel, keerukates tehisnärvivõrkudes, kahepoolsetes aju-arvuti liidestes ja uute neuroloogiliste häirete ravimeetodite väljatöötamisel.

Magnetiline stimulatsioon on neuroloogias arenev uurimisvaldkond, kus elektromagnet-impulsside abil masseeritakse ajupiirkondi, et nende käitumist muuta.

Konkreetsete närviradade suunamiseks on teadlased saanud inspiratsiooni optogeneetikast, kus geneetiliselt muundatakse rakke, et neid saaks valgusallika abil aktiveerida.

Selles eksperimendis integreeris meeskond hiirte ajurakkudesse ioonkanalid. Optogeneetikaga võrreldes, kus valgus juhitakse ajju kindlasse kohta viidud valguskiuga, aktiveeriti ioonkanalid magnetiliselt, kasutades pisikest ajamit. Vaja on vaid piisavalt tugevat ümbritsevat magnetvälja, et liigutada vastavat nanoosakest.

Uue tehnoloogia katsetamiseks korraldasid teadlased kolm erinevat testi. Esimene test keskendus retseptoritele, mis on seotud keeruliste söötmis- ja tasukäitumistega lateraalses hüpotalamuses, mis asub sügaval ajus.

Hiirte liikumise ja toidutarbimise jälgimine magnetvälja sees ja väljaspool näitas olulisi erinevusi, tõestades, et oli võimalik sõna otseses mõttes hiirte söögisoov sisse ja välja lülitada.

Magnetvälja mõjul sõid erutavate neuronitega hiired poole vähem toitu, samas kui inhibeeritud neuronitega hiired sõid kaks korda rohkem.

Lateraalses hüpotalamuses on ka sotsiaalsusega seotud rajad. Kui magnetväljade aktiveerimisel paigutati sobivalt muundatud hiir kambrisse, kus oli teine hiir, keda ta polnud varem kohanud, näitas hiir sõbralikumat käitumist.

Teises testis keskenduti retseptoritele mediaalses preoptilises piirkonnas, mis on seotud vanemahooldusega. Naissoost hiired, kelle mediaalne preoptiline piirkond oli Nano-MIND-iga stimuleeritud, paigutati looduslähedaste elementidega rikastatud kambrisse, kus nad reageerisid beebi hiirte häälitsustele palju kiiremini ja hoolitsesid kauem häiritud poegade eest.

Sellisest täpse kontrolli omamisest konkreetsete radade üle oleks palju kasu teadlastele, kes uurivad neuroloogilisi radu või testivad uusi ravimeetodeid.

Tulevikus võib sarnane nanotehnoloogia ravida vaimse tervise probleeme inimestel või mängida olulist rolli neuroloogiliste häirete ravis, andes inimesele tagasi täieliku kontrolli oma mõtete üle. Samal moel võib tulla kõne alla ka söögiisu ohjamine sellisel moel ning arukalt programmeeritult väldikid inimesed sellega kaalulangetusravimite võõi ka maovähenduspoeratsioonide kasutamist.

See uuring avaldati ajakirjas Nature Nanotechnology.

Allikas: ScienceAlert