Ο υπέρηχος μπορεί να βοηθήσει στον έλεγχο του εγκεφάλου

Ένα άρθρο μιας ομάδας επιστημόνων σχετικά με τη νέα τους εργασία δημοσιεύτηκε σε μία από τις γνωστές επιστημονικές δημοσιεύσεις – οι ειδικοί κατάφεραν να ελέγξουν τη δράση των στρογγυλών σκωλήκων με ένα ειδικό γονίδιο επηρεάζοντάς τους με υπερήχους.

Ο επικεφαλής της επιστημονικής ομάδας, Στιούαρτ Ίψεν από την Καλιφόρνια, εξήγησε ότι τα υπερηχητικά κύματα χαμηλής συχνότητας, που διαδίδονται σε όλο το σώμα, σχεδόν δεν σκεδάζονται, κάτι που τα διακρίνει από το φως. Αυτό το χαρακτηριστικό μπορεί να είναι χρήσιμο, για παράδειγμα, κατά την διέγερση βαθιών περιοχών του εγκεφάλου.

Η ομάδα του Ίψεν ήταν σε θέση να ελέγξει τις δράσεις των διαγονιδιακών στρογγυλών σκωλήκων χρησιμοποιώντας υπερηχητικά κύματα και φυσαλίδες αέρα που υπήρχαν στο καλλιεργητικό μέσο που περιέβαλλε τα σκουλήκια.

Οι επιστήμονες τροποποίησαν το γονιδίωμα των στρογγυλών σκωλήκων έτσι ώστε τα νευρικά τους κύτταρα να γίνουν ευαίσθητα στις εντολές που αποστέλλονται μέσω υπερήχων. Οι ειδικοί κατάφεραν να το επιτύχουν αυτό εισάγοντας το γονίδιο TRP-4 στο DNA των σκωλήκων. Αυτό το ειδικό γονίδιο περιέχει έναν συγκεκριμένο «οδηγό» για τη συναρμολόγηση μορίων μιας ασυνήθιστης πρωτεΐνης που βρίσκεται στην επιφάνεια των νευρώνων. Αυτή η πρωτεΐνη είναι υπεύθυνη για την αντίληψη των υπερήχων από τους στρογγυλούς σκώληκες και τους επιτρέπει να ελέγχουν τις ενέργειές τους. Τέτοιες πρωτεΐνες χρησιμεύουν ως ένα είδος καναλιού μέσω του οποίου περνούν ορισμένα ιόντα (στην περίπτωση των σκωλήκων, τα κανάλια ιόντων ανοίγουν για το ασβέστιο), γεγονός που προκαλεί την ενεργοποίηση των εγκεφαλικών κυττάρων.

Όταν ο υπέρηχος χτυπά μόρια πρωτεΐνης, ανοίγει ένα κανάλι και το κύτταρο εκπέμπει μια ηλεκτρική ώθηση. Χάρη σε αυτό, οι επιστήμονες μπόρεσαν να ελέγξουν την εργασία όχι μόνο μεμονωμένων κυττάρων, αλλά και ολόκληρου του εγκεφάλου των σκωλήκων. Εκτός από τους υπερήχους, οι φυσαλίδες αέρα, οι οποίες ήταν επικαλυμμένες με ένα ειδικό στρώμα λίπους και χρώμα, βοήθησαν να επηρεαστεί η συμπεριφορά των σκωλήκων. Τέτοιες φυσαλίδες βοήθησαν στην ενεργοποίηση συγκεκριμένων νευρώνων. Ως αποτέλεσμα της έκθεσης σε υπερήχους, οι επιστήμονες ανάγκασαν το σκουλήκι να κινηθεί προς την αντίθετη κατεύθυνση, να στρίψει σε οξεία γωνία ή να μην στρίψει καθόλου.

Αυτή η μέθοδος ελέγχου του έργου του εγκεφάλου ονομάζεται υπερηχογενετική και προς το παρόν μπορεί να εφαρμοστεί μόνο σε σκουλήκια. Ωστόσο, σύμφωνα με τους επιστήμονες, είναι πολύ πιθανό να προσαρμοστεί αυτή η μέθοδος όχι μόνο σε άλλα ζώα, αλλά και στους ανθρώπους, αν και υπάρχουν πολλές δυσκολίες στην επίτευξη αυτού του στόχου.

Για να λειτουργήσει η μέθοδος, είναι απαραίτητο να εισαχθεί το γονίδιο TRP-4 σε ορισμένα κύτταρα του σώματος και φυσαλίδες αέρα στο κυκλοφορικό σύστημα. Οι ειδικοί υποστηρίζουν ότι ένα τέτοιο μοναδικό σύστημα θα βοηθήσει άτομα με εγκεφαλικές διαταραχές, όπως η επιληψία.

Τώρα οι επιστήμονες πρέπει να ελέγξουν εάν η μέθοδος θα λειτουργήσει στην περίπτωση των θηλαστικών. Προς το παρόν, η επιστημονική ομάδα του Ίψεν έχει ήδη ξεκινήσει έρευνα σε τρωκτικά και εάν τα πειράματα είναι επιτυχημένα, η υπερηχογενετική μπορεί να προσαρμοστεί ώστε να λειτουργεί και με ανθρώπους. Οι ειδικοί είναι βέβαιοι ότι θα μπορέσουν να βρουν μεθόδους «ανέπαφου» ελέγχου των κυττάρων.

Παρεμπιπτόντως, οι υπέρηχοι έχουν ήδη χρησιμοποιηθεί από επιστήμονες για την τόνωση του εγκεφάλου, χρησιμοποιήθηκαν ακόμη και για τη θεραπεία ορισμένων ασθενειών, αλλά η ομάδα του Ίψεν ήταν η πρώτη που κατάφερε να ενεργοποιήσει μεμονωμένα κύτταρα με υπερηχητικά κύματα.