Controlling Brain Cells With Sound Waves

Результаты исследования опубликованы в журнале  Nature Communications , а также подробно описано , как звуковые волны могут влиять на мозг, сердце и мышечные клетки для управления их работой.

Аналогичный метод,  называемый оптогенетика , в настоящее время на практике , и использует световые импульсы для управления нейронами. Так же , как переключатель в вашем доме превращает свет и выключать свет может быть использован для включения нейронов и выключать. Специальные белки канальные светочувствительные добавляются к определенным нейронам, а затем активируется с сфокусированных лазеров. 

Тем не менее, процедура становится сложнее , когда дело доходит до клеток глубоко внутри тела. Мозг и другие ткани могут получить в пути, рассеяние света, и для того , чтобы достичь определенных клеток, оптическое волокно имплантируется. Sonogenetics менее агрессивна , как низкочастотные звуковые волны могут проходить через ткани и кости с легкостью. 

Sreekanth Chalasani  из Института Солка биологических исследований и ведущий автор сказал : "В отличие от света, низкочастотная ультразвук может проходить через тело без рассеяния. Легкие на основе технологии отлично подходят для некоторых видов применения , и я думаю , что мы будем продолжать видеть развитие событий на этом фронте. Но это новый, дополнительный инструмент для манипулирования нейроны и другие клетки в организме ".

Chalasani и его команда провели свои исследования на нематод, тип аскариды. Как правило, черви не реагируют на УЗИ, но с добавлением пузыря заполненной жидкостью, все изменилось. В рамках эксперимента, черви были окружены жидкостью, содержащей крошечные заполненные газом пузырьки. Низкой интенсивности ультразвуковые волны - такого же типа используется в сонография - были усилены за счет пузырьков перед его распространением в червей. 

Звуковые волны ориентированы на конкретные структуры - известный как  TRP-4  каналов - в мембранах некоторых нематод клеток. Открывая ГТО-4 канала, соответствующие клетки активируют и реагировать на звуковые волны. В эксперименте Chalasani генетически модифицированные клетки нематоды, направленным на осуществление ГТО-4 канала , и в результате показали , что нейроны можно контролировать с помощью ультразвука. 

До сих пор работа только выполнялась на червях. Команда уверена - методика может быть выполнена на любом животном, с конечной целью использования этого метода для лечения людей. "Реальная победа увидеть , могло ли это работать в головном мозге млекопитающих," говорит Chalasani в заявлении. 

Его группа уже приступила к тестированию мышей. 

"Когда мы делаем прыжок в терапии для людей, я думаю , что у нас есть лучшая возможность с неинвазивных sonogenetics подходы , чем с оптогенетика."

Chalasani сказал Guardian , "Мы считаем , что, используя генную терапию и терапевтический вирус, это может быть возможным сделать целевые человеческие нейроны временно восприимчивы к ультразвукового сигнала в клинических условиях для некоторых неврологических лечения" . Он добавил , что другие возможные приложения могли бы сосредоточить внимание на мышцы и инсулин-продуцирующие клетки.

Исследователи надеются , что эта процедура может в один прекрасный день быть использованы для лечения симптомов дегенеративных заболеваний , таких как болезнь Паркинсона, как это минимально инвазивной и позволяет лечение быть сосредоточены на конкретных областях головного мозга , не затрагивая другие регионы. Современные методы лечения полагаются на  электрические импульсы ,  чтобы стимулировать мозг, и очень агрессивным.


http://www.iflscience.com/health-and-medicine/scientists-control-brain-cells-using-sound-waves/