Eine tiefe Hirnstimulation zahlt sich bei neurologischen Störungen wie Parkinson und Epilepsie aus, erfordert jedoch chirurgische Implantate. Idem Optogenetik, für die es notwendig ist, optische Fasern in das Gehirn zu implantieren.
Ein multidisziplinäres Team der Washington University in St. Louis hat eine neue Technik zur Hirnstimulation entwickelt. Es heißt Sonothermogenetik und verwendet fokussierten Ultraschall, der bestimmte Arten von Neuronen im Gehirn aktivieren und deaktivieren kann. Es ist in der Lage, die motorische Aktivität ohne Implantation chirurgischer Geräte präzise zu steuern.
Warum heißt es Sonothermogenetik?
Das Team, angeführt von Hong ChenDer Assistenzprofessor für Biomedizintechnik und Radioonkologie ist der erste, der direkt nachweist, dass diese Technologie funktioniert. Eine Kombination aus ultraschallinduziertem Erwärmungseffekt und Genetik. Es ist auch die erste Arbeit, die zeigt, dass die Sonothermogenetik das Verhalten robust steuern kann, indem sie ein bestimmtes Ziel tief im Gehirn stimuliert.
Die Ergebnisse der dreijährigen Forschung, die teilweise von der BRAIN-Initiative der National Institutes of Health finanziert wurde, waren online veröffentlicht am Hirnstimulation Möge der 10 2021.
Forschung zur Sonothermogenetik
Die hochrangige Forschungsgruppe umfasste renommierte Experten auf ihrem Gebiet von verschiedenen Universitäten. Eine Technik wie die der Sonothermogenetik konnte nur ausgehend von unterschiedlichen Kenntnissen entwickelt werden: Biomedizintechnik, Radiologie, Physik, Medizin, Anästhesiologie und Pharmakologie.
"Unsere Arbeit hat gezeigt, dass die Sonothermogenetik bei Mäusen Verhaltensreaktionen hervorruft", sagt Chen. "Die Sonothermogenetik hat das Potenzial, unsere Forschungsansätze zu transformieren und neue Methoden zum Verständnis und zur Behandlung von Erkrankungen des menschlichen Gehirns zu entdecken."
Wie es funktioniert
Unter Verwendung eines Mausmodells lieferten Chen und das Team ein virales Konstrukt, das TRPV1-Ionenkanäle enthielt, an genetisch ausgewählte Neuronen. Dann lieferten sie über ein tragbares Gerät einen kleinen Wärmeschub durch fokussierten Ultraschall geringer Intensität an ausgewählte Neuronen im Gehirn. Die Hitze, die nur wenige Grad wärmer als die Körpertemperatur war, aktivierte den TRPV1-Ionenkanal, der als Schalter zum Ein- und Ausschalten von Neuronen diente.
"Wir können das am Kopf der frei beweglichen Mäuse getragene Ultraschallgerät bewegen, um verschiedene Positionen im gesamten Gehirn zu erreichen", sagt er. Yaoheng Yang, Erstautor des Artikels.
Da diese Technik nicht invasiv ist, kann sie auf große Tiere und in Zukunft auf Menschen übertragen werden.
Die Sonothermogenetik verspricht, jeden Ort im Gehirn punktgenau zu erfassen, ohne Schaden zu verursachen.
