Domas kontrolēti gēni varētu kādreiz palīdzēt mums dziedēt - - Prāts - 2020

Saturs:

Anonim

Zinātnieki apvienoja smadzeņu un datora saskarni ar optogenētisko slēdzi, lai izveidotu pirmo smadzeņu un gēnu interfeisu

Cilvēki var kontrolēt protēzes, datorprogrammas un pat tālvadības helikopterus ar savu prātu, izmantojot smadzeņu datora saskarnes. Ko darīt, ja mēs varētu izmantot šo tehnoloģiju, lai kontrolētu lietas, kas notiek mūsu ķermenī? Šveices bioinženieru komanda ir spērusi pirmo soli uz šo cyborglike uzstādīšanu, apvienojot smadzeņu un datora saskarni ar sintētisko bioloģisko implantu, ļaujot ģenētisko slēdzi darbināt ar smadzeņu darbību. Tā ir pasaulē pirmā smadzeņu gēnu saskarne.

Grupa sāka ar tipisku smadzeņu datora saskarni, elektrodu vāciņu, kas var reģistrēt subjektu smadzeņu darbību un pārraidīt signālus uz citu elektronisku ierīci. Šajā gadījumā ierīce ir elektromagnētiskā lauka ģenerators; dažāda veida smadzeņu darbība izraisa lauka stiprumu. Nākamais solis tomēr ir pilnīgi jauns - eksperimentētāji izmantoja elektromagnētisko lauku, lai izraisītu proteīnu veidošanos cilvēka šūnās implantā pelēm.

Implants izmanto progresīvu tehnoloģiju, kas pazīstama kā optogenētika. Pētnieki ievietoja baktēriju gēnus cilvēka nieru šūnās, izraisot to, ka tie ražo gaismas jutīgus proteīnus. Tad viņi bioloģiski veidoja šūnas tā, lai stimulētu tās ar gaismu izraisa molekulāro reakciju virkni, kas galu galā rada proteīnu, ko sauc par izdalītu sārmainu fosfatāžu (SEAP), kas ir viegli nosakāms. Pēc tam viņi ievietoja cilvēka šūnas un LED gaismu mazos plastmasas maisiņos un ievietoja tos zem vairāku peles ādas.

Cilvēku brīvprātīgie, kas valkā elektrodu vāciņus, vai nu spēlēja Minecraft, vai meditēja, radot attiecīgi vidējus vai lielus elektromagnētiskos laukus no platformas, kurā bija peles. Lauks aktivizē implanta infrasarkano staru LED, kas aktivizē SEAP ražošanu. Tad olbaltumviela difūzija caur membrānām implantātā peles asinsritē.

Spēlējot Minecraft ieguva mērenu SEAP līmeni peles asinsritē, un meditējot radās augsts līmenis. Trešais garīgās kontroles veids, kas pazīstams kā biofeedback, iesaistīja brīvprātīgos, kas skatījās gaismu, ko varēja redzēt caur peles ādu, un mācoties apzināti ieslēgt vai izslēgt LED, tādējādi ieslēdzot vai izslēdzot SEAP ražošanu.

“Apvienojot smadzeņu un datora saskarni ar optogēno slēdzi, tā ir maldinoši vienkārša ideja,” saka vecākais autors Martin Fussenegger no Šveices Federālā Tehnoloģijas institūta Cīrihē, „taču gēnu kontrole šādā veidā ir pilnīgi jauna.” Izmantojot implantu, uzstādīšana izmanto optogenētikas spēku, neprasot lietotājam ģenētiski mainīt savas šūnas. Fussenegger un viņa līdzautori iedomāties terapeitiskos implantus, kas ražo ķimikālijas, lai labotu dažādas disfunkcijas: neirotransmiteri, kas regulē garastāvokli vai trauksmi, dabiski pretsāpju līdzekļi hroniskām vai akūtām sāpēm, asins recēšanas faktori hemofilijai un tā tālāk. Daži pacienti gūtu lielu labumu, ja apzināti kontrolētu intravenozo devu, nevis paļautos uz sensoriem, it īpaši tādos gadījumos kā sāpes, kas ir grūti ikvienam, bet cietušajam, lai noteiktu vai bloķētu pacientus vai citus, kas ir apzināti, bet nevar sazināties.

Šis raksts sākotnēji tika publicēts ar nosaukumu "Domas kontrolēti gēni" SA Mind 26, 2, 19 (2015. gada martā)

doi: 10.1038