Die Tiefenhirnstimulation erzielt gute Ergebnisse bei neurologischen Erkrankungen wie Parkinson und Epilepsie, erfordert jedoch chirurgische Implantate. Eben 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 die Implantation von chirurgischen Geräten präzise zu steuern.
Warum heißt es Sonothermogenetik?
Das Team, angeführt von Hongkong Chen, Assistenzprofessor für Biomedizintechnik und Radioonkologie, ist der erste, der direkt beweist, dass diese Technologie funktioniert. Eine Kombination aus ultraschallinduziertem Wärmeeffekt und Genetik. Es ist auch die erste Arbeit, die zeigt, dass die Sonothermogenetik das Verhalten robust steuern kann, indem sie ein spezifisches 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 den Beweis erbracht, dass die Sonothermogenetik bei Mäusen Verhaltensreaktionen hervorruft“, sagt Chen. "Die Sonothermogenetik hat das Potenzial, unsere Forschungsansätze zu verändern 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 Ultraschallgerät, das auf dem Kopf der sich frei bewegenden Mäuse getragen wird, bewegen, um verschiedene Positionen im gesamten Gehirn zu erreichen“, sagt er. Yaohengyang, Erstautor des Artikels.
Da diese Technik nicht invasiv ist, hat sie das Potenzial, auf große Tiere und in Zukunft auf den Menschen übertragen zu werden.
Die Sonothermogenetik verspricht, jeden Ort im Gehirn punktgenau zu erfassen, ohne Schaden zu verursachen.
