Ultraääni voi auttaa valvomaan aivoja

Yhdessä tunnetuista tieteellisistä julkaisuista ilmestyi tiedemiesryhmän artikkeli heidän uudesta työstään – asiantuntijat onnistuivat hallitsemaan suolinkaisten toimintaa erityisellä geenillä vaikuttamalla niihin ultraäänellä.

Tieteellisen ryhmän johtaja, kalifornialainen Stuart Ibsen, selitti, että kehon läpi leviävät matalataajuiset ultraääniaallot eivät juurikaan siroa, mikä erottaa ne valosta. Tästä ominaisuudesta voi olla hyötyä esimerkiksi aivojen syvien alueiden stimuloinnissa.

Ibsenin tiimi pystyi hallitsemaan transgeenisten pyöreiden matojen toimintaa ultraääniaaltojen ja matojen ympäröivässä viljelyalustassa olevien ilmakuplien avulla.

Tutkijat ovat muokanneet sukkulamatojen genomia niin, että niiden hermosolut herkistyvät ultraäänen kautta lähetetyille käskyille. Asiantuntijat onnistuivat tässä lisäämällä TRP-4-geenin matojen DNA:han. Tämä erityinen geeni sisältää tietyn "oppaan" hermosolujen pinnalla sijaitsevan epätavallisen proteiinin molekyylien kokoamiseksi. Juuri tämä proteiini vastaa sukkulamatojen ultraäänen havaitsemisesta ja antaa niiden hallita toimintaansa. Tällaiset proteiinit toimivat eräänlaisena kanavana, jonka läpi tietyt ionit kulkevat (matojen tapauksessa ionikanavat avautuvat kalsiumille), mikä saa aivosolut aktivoitumaan.

Kun ultraääni osuu proteiinimolekyyleihin, kanava avautuu ja solu lähettää sähköisen impulssin. Tämän ansiosta tiedemiehet pystyivät hallitsemaan paitsi yksittäisten solujen myös koko matojen aivojen toimintaa. Ultraäänen lisäksi ilmakuplat, jotka oli päällystetty erityisellä rasvakerroksella ja maalilla, auttoivat vaikuttamaan matojen käyttäytymiseen. Tällaiset kuplat auttoivat aktivoimaan tiettyjä hermosoluja. Ultraäänialtistuksen seurauksena tiedemiehet pakottivat madon liikkumaan vastakkaiseen suuntaan, kääntymään terävässä kulmassa tai olemaan kääntymättä ollenkaan.

Tätä aivojen työn hallintamenetelmää kutsutaan sonogenetiikaksi, ja tällä hetkellä sitä voidaan soveltaa vain matoihin. Tutkijoiden mukaan on kuitenkin täysin mahdollista soveltaa tätä menetelmää paitsi muihin eläimiin myös ihmisiin, vaikka matkalla tähän tavoitteeseen on monia vaikeuksia.

Jotta menetelmä toimisi, on välttämätöntä viedä TRP-4-geeni tiettyihin kehon soluihin ja ilmakuplat verenkiertoelimistöön. Asiantuntijat ehdottavat, että tällainen ainutlaatuinen järjestelmä auttaa ihmisiä, joilla on aivosairauksia, kuten epilepsiaa.

Nyt tiedemiesten on tarkistettava, toimiiko menetelmä nisäkkäiden tapauksessa. Tällä hetkellä Ibsenin tieteellinen ryhmä on jo aloittanut tutkimuksen jyrsijöillä, ja jos kokeet onnistuvat, sonogenetiikkaa voidaan soveltaa myös ihmisiin. Asiantuntijat ovat varmoja, että he pystyvät löytämään menetelmiä solujen "kontaktittomaan" hallintaan.

Muuten, tutkijat ovat jo käyttäneet ultraääntä aivojen stimulointiin, sitä on jopa käytetty joidenkin sairauksien hoitoon, mutta Ibsenin ryhmä onnistui ensimmäisenä aktivoimaan yksittäisiä soluja ultraääniaalloilla.