Na nowojorskim Uniwersytecie w Buffalo zaprezentowano możliwości nowego potężnego narzędzia, które pozwala kontrolować aktywność konkretnej grupy neuronów. Dzięki tzw. stymulacji magneto-termicznej udało się dosłownie przejąć kontrolę nad organizmem myszy i kierować nią niczym zdalnie sterowanym samochodem na baterie.

Stymulacja magneto-termiczna działa na podobnej zasadzie co optogenetyka oraz sonogenetyka. Są to techniki umożliwiające kontrolowanie grupy komórek nerwowych odpowiednio z pomocą światła oraz dźwięku. Tymczasem nowy wynalazek naukowców pozwala na zdalne sterowanie aktywnością neuronów dzięki nanocząstkom magnetycznym, które stymulują neurony posiadające wrażliwe na zmiany temperatury kanały jonowe. Po podgrzaniu nanocząstek z pomocą zewnętrznego pola magnetycznego następuje otwarcie tych kanałów, co w konsekwencji powoduje wypalanie się neuronów.

W laboratorium przeprowadzono eksperyment z udziałem myszy. Z pomocą inżynierii genetycznej wprowadzono specjalną nić DNA do konkretnych komórek nerwowych. W tych samych regionach w mózgu umieszczono również nanocząstki magnetyczne. Korzystając z nowej techniki naukowcy byli w stanie uaktywnić trzy odrębne regiony w mózgach gryzoni. Stymulując neurony w korze ruchowej sprawili, że zwierzęta zaczęły biegać. Manipulując komórkami nerwowymi w prążkowiu, myszy zaczęły się obracać. Natomiast gdy aktywowano trzeci region, zlokalizowany głęboko w mózgu, gryzonie przestały się ruszać i nie potrafiły poruszać swoimi kończynami.

Arnd Pralle, profesor nadzwyczajny na Uniwersytecie w Buffalo oraz główny autor badania rozwijał technikę stymulacji magneto-termicznej przez około 10 lat. Wcześniej zademonstrował skuteczność tej metody kontrolując zachowanie nicieni Caenorhabditis elegans. Stymulacja magneto-termiczna jest zdecydowanie mniej inwazyjna od optogenetyki, która wymaga wprowadzenia światłowodu do mózgu. Jest także bezpieczna - po przeprowadzonych eksperymentach na myszach nie odnotowano żadnych uszkodzeń neuronów.

Naukowcy mają nadzieję, że nowe narzędzie przysłuży się w medycynie, a konkretniej w badaniach i leczeniu chorób neurologicznych. Z jego pomocą będziemy mogli lepiej zrozumieć jak funkcjonuje mózg, w jaki sposób poszczególne regiony komunikują się między sobą oraz kontrolują zachowanie i być może pozwoli opracować nowe metody leczenia choroby Parkinsona, urazowego uszkodzenia mózgu, dystonii oraz paraliżu peryferyjnego.