Spooky! Menschliche Gehirn Wellen Steuern Maus von Genen

Menschliche Gedanken verwendet werden können, um Gene in Mäusen einzuschalten, schlägt neue Forschung.

Eine winzige, Licht-basierte Maschine verwendet Gehirnwellen der Menschen, um ein Flackern des Lichts, zu erzeugen, die dann Gene im Gehirn von Mäusen schaltet. Die neue Methode eines Tages von Menschen verwendet werden könnten, leiden unter chronischen Schmerzen oder Epilepsie, Drogen sofort von einem Gehirn-Implantat zu liefern, wenn sie charakteristische Gehirnwellen zu Beginn der Schmerzen oder einen Anfall erleben, sagte Studienautor Martin Fussenegger, ein Forscher an der ETH Zürich in der Schweiz.

"Zum ersten Mal war es möglich, Gehirnwellen zu verwenden – das Thema Gedanken — induzieren die Genexpression," Fussenegger erzählt Live Science. [Biomimetik: 7 cleveren Designs inspiriert von der Natur]

Synthetische Biologie

In den letzten Jahren haben Wissenschaftler winzige, biologisch basierte Maschinen von einigen der grundlegenden Bausteine des Lebens, wie DNA, RNA und Proteine entwickelt. Beispielsweise haben Wissenschaftler entwickelt, mikrobielle Medikament Fabriken aus Hefen und Bakterien, die Drogen wie Morphin zu produzieren. Andere Gruppen haben Lebensformen mit vollständig vom Menschen verursachten sechs Buchstaben DNA erstellt. Und noch andere kleine Computer-Festplatten, die DNA als die Programmiersprache verwenden erstellt haben.

Andere Forscher haben kybernetischen Gehirn-Implantate entwickelt, wo Menschen und Affen die Hirnströme von Affen steuern können. Aber einige Forscher haben versucht, sowohl synthetische molekularen Maschinen kombinieren und Gehirn-Implantate.

In ihrer neuen Studie fragte Fussenegger und seine Kollegen mehrere Freiwillige zu meditieren, zu konzentrieren, indem ein Spiel von "Minecraft" oder steuern ihre Hirnaktivität mit Biofeedback, eine Technik, wo Menschen synchronisieren ihre Gehirnwellen mit einem geführten Display, die jede dieser Tätigkeiten eine eindeutige Signatur der elektrischen Hirnaktivität, produziert die von Elektroenzephalographie (EEG) gefangen genommen und ein Implantat im Gehirn einer Maus drahtlos zugeführt wurde.

"Diese Gehirnwellenmuster sie erfasst, verarbeitet und dann haben wir eine bestimmte Schwelle bezeichnet", sagte Fussenegger. "Wenn das Muster dieser Schwellenwert überschreitet, schaltet es ein Nah-Infrarot-LED für einen definierten Zeitraum hinweg."

Dieser Nah-Infrarot-Licht reisen dann eine winzige zelluläre Maschine — eine bakterielle Protein, das durch Licht aktiviert wird – im Inneren der Maus Gehirn einzupflanzen. Die bakterielle Protein löst eine chemische Kaskade, die auf eine maßgeschneiderte gen Snippet aktiviert, die ein bestimmtes menschliches Protein kodiert. Das Team dann überprüft, ob die Gene aktiviert werden, durch die Messung der menschlichen Protein-Ebene in der Maus Blutkreislauf, sagte Fussenegger.

Winzigen Gehirn Fabriken

Obwohl das aktuelle Experiment ein menschliches Protein ohne therapeutischen Zweck verwendet werden, sagte die gleiche Technik schließlich im menschlichen Gehirn verwendet werden könnte, um exakte Mengen von Drogen zu liefern, je nach Bedarf, Fussenegger.

Zum Beispiel kurz vor einem epileptischen Anfall produziert das Gehirn eine einzigartige Art der elektrischen Aktivität, der eine winzige, Licht-aktivierte genetische Implantat auslösen könnte, die schnell eine Anti-Anfall Medikamente produziert. Chronischer Schmerzen kann auch Signatur Gehirnwellen kurz vor dem Beginn der Beschwerden, produzieren, die verwendet werden könnte, um präventiv Schmerzmittel im Gehirn produzieren.

"Das ist eine interessante Proof of Concept," sagte Kevin Gardner, strukturelle Biologe an der City University of New York Advanced Science Research Center, die nicht an der Studie beteiligt war.

Aber Anwendungen beim Menschen sind wahrscheinlich ein langer Weg, Gardner sagte Leben Wissenschaft.

Die Studie erschien heute (11. November) in der Zeitschrift Nature Communications.

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