Pozoruhodná technologie magnetické kontroly mozku mění chuť k jídlu a chování

Vědci vyvinuli vzdálenou, neinvazivní metodu selektivního ovládání neuronů v mozku pomocí magnetických polí. Tato technika otevírá dveře k lepšímu porozumění mozkovým funkcím a potenciálně novým způsobům léčby poruch.

V nedávno zveřejněné studii vědci z Institutu pro základní vědu (IBS) a Yonsei University, oba v Jižní Koreji, testovali technologii, kterou vyvinuli a která na dálku – a přesně – manipuluje s určitými částmi mozku pomocí magnetických polí.

„Toto je první technologie na světě, která volně ovládá specifické oblasti mozku pomocí magnetických polí,“ řekl Cheon Jinwoo z Centra pro nanomedicínu na IBS, katedry nanobiomedicínského inženýrství na Yonsei University a spoluautor studie. „Očekáváme, že bude široce používán ve výzkumu k pochopení mozkových funkcí, sofistikovaných umělých neuronových sítí, obousměrných BCI [brain-computer interface] technologie a nové způsoby léčby neurologických poruch.“

Špičková technologie výzkumníků se nazývá Nano-MIND (což je zkratka pro Magnetogenetic Interface for NeuroDynamics). Zatímco optogenetika, která ovládá neurony světlem, a elektrická hluboká mozková stimulace používaná k léčbě Parkinsonovy choroby vyžadují implantaci invazivních elektrod do mozku, magnetogenetika je bezdrátová, dálkově ovládaná technika.

Technologie Nano-MIND spoléhá na magnetická pole a zmagnetizované nanočástice. Specifické typy neuronů jsou geneticky modifikovány tak, aby exprimovaly „magnetoreceptory“, které přitahují vstřikované magnetizované nanočástice na jejich povrch. Neurony se aktivují, když se drobné magnety připojené k receptoru stáčejí v reakci na velmi nízká, externě aplikovaná rotující magnetická pole.

IBS

Vědci testovali Nano-MIND na volně se pohybujících myších, aby zjistili, zda mohou modulovat sociální chování a krmení. V jednom experimentu selektivně aktivovali inhibiční GABA receptory v neuronech v mediální preoptické oblasti (mPOA) hypotalamu, oblasti považované za ústřední pro rodičovství. Když byly neurony aktivovány u nemateřských samic myší, výchovné chování – přibližování a přitahování myších mláďat – se významně zlepšilo, přičemž bylo pozorováno více než čtyřnásobné prodloužení doby péče. Kontrolní myši neprojevily o mláďata žádný zájem.

V dalším experimentu se vědci zaměřili na obvody v laterálním hypotalamu, složité oblasti mozku, která se podílí na regulaci mnoha fyziologických procesů, včetně krmení. Aktivace inhibičních neuronů v této oblasti vedla ke 100% zvýšení chuti k jídlu a krmení; zatímco aktivace excitačních neuronů snížila chuť k jídlu a stravovací chování o více než 50 %.

Výzkumníci tvrdí, že jejich experimenty ukázaly, že technologie Nano-MIND může selektivně aktivovat určité neurony a obvody, aby modulovaly vyšší mozkové funkce, čímž připravily cestu pro pokrok v neurovědě a potenciál pro terapeutické aplikace.

V článku komentujícím studii Felix Leroy, PhD, z Ústavu neurověd ve španělském Alicante, uvedl, že ačkoli tato technologie „nabízí výhody, jako jsou bezdrátové a dlouhodobé stimulační schopnosti, které by mohly způsobit revoluci v oboru tím, že umožní invazivní a přesná manipulace mozkové aktivity, včetně hlubokých a odlehlých oblastí,“ má studie svá omezení. Nejnaléhavější je, že dlouhodobé účinky magnetogenetické stimulace vyvíjející opakované mechanické síly na povrch buňky nejsou známy a vyžadují další studium.

Studie byla publikována v časopise Příroda Nanotechnologie.

Zdroj: IBS