Μαγνητικά πεδία ελέγχουν τις κινήσεις του σώματος μέσω διέγερσης του εγκεφάλου

Η συγκεκριμένη τεχνική ονομάζεται μαγνητο-θερμική διέγερση και παρέχει στους επιστήμονες έναν εξ αποστάσεως, ελάχιστα επεμβατικό τρόπο πρόκλησης δραστηριότητας εντός του εγκεφάλου, ενεργοποιώντας και απενεργοποιώντας συγκεκριμένα κύτταρα!

Οι επιστήμονες στις ΗΠΑ χρησιμοποίησαν μαγνητισμό για να διεγείρουν/ενεργοποιήσουν μικρές ομάδες κυττάρων στον εγκέφαλο, προκαλώντας κινήσεις του σώματος, περιλαμβανομένου τρεξίματος, περιστροφής και απώλειας ελέγχου άκρων- ένα επίτευγμα το οποίο θα μπορούσε να οδηγήσει σε σημαντικές εξελίξεις στη μελέτη και αντιμετώπιση νευρολογικών παθήσεων.

«Γίνεται πολλή δουλειά αυτή τη στιγμή όσον αφορά τη χαρτογράφηση των νευρωνικών κυκλωμάτων που ελέγχουν τη συμπεριφορά και τα συναισθήματα» λέει ο Αρντ Πράλε, επικεφαλής ερευνητής και καθηγητής Φυσικής στο College of Arts and Sciences του University at Buffalo. «Πώς λειτουργεί ο υπολογιστής του μυαλού μας; Η τεχνική που αναπτύξαμε θα μπορούσε να συμβάλλει σημαντικά σε αυτή την προσπάθεια».

Η κατανόηση του τρόπου με τον οποίο λειτουργεί ο εγκέφαλος- πώς τα διαφορετικά τμήματα του οργάνου επικοινωνούν μεταξύ τους και ελέγχουν τη συμπεριφορά- είναι το «κλειδί» για την ανάπτυξη θεραπειών για ασθένειες που περιλαμβάνουν τραυματισμούς ή δυσλειτουργίες σε συγκεκριμένες ομάδες νευρώνων. Η δουλειά της ομάδας του Πράλε θα μπορούσε επίσης να βοηθήσει στην αντιμετώπιση της κατάθλιψης και της επιληψίας απευθείας μέσω διέγερσης του εγκεφάλου.

Η συγκεκριμένη έρευνα πραγματοποιήθηκε σε ποντίκια και δημοσιεύτηκε στις 15 Αυγούστου στο eLife, με τη συμμετοχή ερευνητών και από το Πανεπιστήμιο του Μάρμπουργκ στη Γερμανία και το Universidad de Santiago de Compostela στην Ισπανία. Η μαγνητο-θερμική διέγερση περιλαμβάνει τη χρήση μαγνητικών νανοσωματιδίων για τη διέγερση νευρώνων, οι οποίοι διαθέτουν ευαίσθητα στη θερμοκρασία κανάλια ιόντων (που έχουν με τη σειρά τους εισαχθεί μέσω DNA, στο πλαίσιο γενετικής μηχανικής).

Τα εγκεφαλικά κύτταρα «πυροδοτούνται» όταν τα νανοσωματίδια θερμαίνονται από ένα εξωτερικό μαγνητικό πεδίο, κάνοντας τα κανάλια να ανοίξουν. Στα ποντίκια οι ερευνητές της ομάδας του Πράλε κατάφεραν να ενεργοποιήσουν τρεις τομείς του εγκεφάλου, για να προκαλέσουν συγκεκριμένες κινήσεις.

Ειδικότερα, η διέγερση κυττάρων στον κινητικό φλοιό έκανε τα ζώα να τρέχουν, ενώ η διέγερση κυττάρων στο ραβδωτό σώμα (striatum) τα έκανε
να γυρίσουν προς την άλλη κατεύθυνση. Επίσης, όταν οι επιστήμονες ενεργοποίησαν μια περιοχή βαθύτερα στον εγκέφαλο, τα ποντίκια «πάγωσαν», καθώς ήταν ανίκανα να κινήσουν τα άκρα τους.

«Χρησιμοποιώντας τη μέθοδό μας, μπορούμε να στοχεύσουμε μια πολύ μικρή ομάδα κυττάρων, μια περιοχή περίπου 100 μικρομέτρων- περίπου το πλάτος μιας ανθρώπινης τρίχας» λέει ο Πράλε- υπογραμμίζοντας ότι, παρά τις επανειλημμένες διεγέρσεις, δεν υπήρχαν ενδείξεις πρόκλησης ζημιάς στους εγκεφάλους των ποντικιών.