باحثون أمريكيون يخترقون أدمغة الذباب ويتحكمون بها عن بُعد
|
| أظهر العلماء الآن كيف يمكن اختراق دماغ ذبابة الفاكهة |
لقد تطلب الأمر الهندسة الوراثية وتكنولوجيا النانو والهندسة الكهربائية لتحقيق هذه النتيجة.
أظهر فريق بحثي مكون من علماء من بعض المعاهد العليا في الولايات المتحدة تقنية لاسلكية تسمح بالتحكم في الخلايا العصبية في دماغ الذبابة في أقل من ثانية ، وفقًا لبيان صحفي مؤسسي .
مع التقدم في فهمنا لكيفية عمل عقولنا ، يبحث العلماء عن طرق للاستفادة من هذه الوظيفة لتحقيق أهداف لم يكن من الممكن تصورها في السابق. على سبيل المثال ، يهدف مشروع بحثي تموله المؤسسة الوطنية للعلوم (NSF) ووكالة مشاريع الأبحاث الدفاعية المتقدمة (DARPA) إلى تطوير تقنية سماعة رأس لا يمكنها قراءة النشاط العصبي للدماغ فحسب ، بل أيضًا كتابتها لشخص آخر.
يهدف البرنامج ، الذي يسمى الوصول المغناطيسي ، البصري ، الصوتي العصبي (MOANA) ، إلى تطوير سماعة رأس لاسلكية يمكن أن تسهل التواصل من الدماغ إلى الدماغ بطريقة غير جراحية. جاكوب روبنسون ، الأستاذ المساعد في جامعة رايس ، هو من بين الباحثين العاملين في المشروع ، وقد طور فريقه طريقة لاختراق أدمغة الذبابة لاسلكيًا.
كيف اخترق الباحثون أدمغة الذباب؟
استخدم فريق البحث الهندسة الوراثية للتعبير عن قناة أيونية خاصة في الخلايا العصبية للذباب ، والتي يمكن تنشيطها باستخدام الحرارة. عندما يتم تنشيط القناة الأيونية ، يفرد الذباب أجنحته ، كما يفعلون كجزء من إيماءة التزاوج.
لتنشيط القناة حسب الرغبة ، قام الباحثون بعد ذلك بحقن الذباب التجريبي بجسيمات نانوية يمكن تسخينها عن طريق تطبيق مجال مغناطيسي. ثم تم إدخال الذباب المعدل وراثيا في حاوية بها مغناطيس كهربائي في الأعلى وكاميرا لالتقاط حركات الذباب.
عندما قام الباحثون بتنشيط المغناطيس الكهربائي ، قام المجال الكهربائي بتسخين الجسيمات النانوية ، مما أدى إلى تنشيط الخلايا العصبية ، مما أدى إلى قيام الذباب بنشر أجنحتها ، كما هو موضح في الفيديو القصير أدناه.
عند تحليل الفيديو من التجارب ، وجد الباحثون أيضًا أن الفاصل الزمني بين تنشيط المغناطيس الكهربائي وانتشار الأجنحة كان أقل من نصف ثانية.
قال روبنسون في البيان الصحفي: من خلال الجمع بين خبراء في الهندسة الوراثية وتكنولوجيا النانو والهندسة الكهربائية ، تمكنا من تجميع كل القطع معًا وإثبات نجاح هذه الفكرة .
ماذا حدث بعد ذلك؟
روبنسون واثق من أن هذه القدرة على تنشيط الخلايا بدقة ستكون مفيدة في دراسة الدماغ ، وتطوير تكنولوجيا الاتصالات الدماغية وكذلك علاج الاضطرابات المرتبطة بالدماغ.
يركز الفريق على تطوير التكنولوجيا التي من شأنها أن تساعد في استعادة البصر لدى الناس حتى لو كانت عيونهم لا تعمل. إنهم يهدفون إلى تحقيق ذلك من خلال تحفيز أجزاء من الدماغ مرتبطة بالرؤية لإعطاء إحساس بالرؤية في غياب العيون الوظيفية.
وأضاف روبنسون: للوصول إلى الدقة الطبيعية للدماغ ، ربما نحتاج إلى الحصول على استجابة تصل إلى بضع مئات من الثانية. لذلك لا تزال هناك طرق يجب اتباعها . الهدف طويل المدى من هذا العمل هو إنشاء طرق لتنشيط مناطق معينة من الدماغ في البشر لأغراض علاجية دون الحاجة إلى إجراء عملية جراحية.
نُشر العمل الذي تم بالتعاون مع باحثين في جامعة براون وجامعة ديوك في مجلة Nature Materials .
الملخص
يعد التنشيط المحدد في الوقت المناسب للخلايا المستهدفة وراثيًا أداة قوية لدراسة الدوائر العصبية والتحكم في العلاجات القائمة على الخلايا. يتيح التحكم المغناطيسي في نشاط الخلية ، أو علم الوراثة المغناطيسية ، باستخدام تسخين الجسيمات النانوية المغناطيسية للقنوات الأيونية الحساسة لدرجة الحرارة ، التنشيط البعيد وغير الغازي للخلايا العصبية لتطبيقات الأنسجة العميقة والتصرف بحرية في دراسات الحيوانات. ومع ذلك ، فإن وقت الاستجابة في الجسم الحي للوراثة المغناطيسية الحرارية يبلغ حاليًا عشرات الثواني ، مما يمنع التعديل الزمني الدقيق للنشاط العصبي. علاوة على ذلك ، فإن علم الوراثة المغناطيسية لم يحقق بعد التحفيز المتعدد في الجسم الحي لمجموعات مختلفة من الخلايا العصبية. نحن هنا ننتج استجابات سلوكية ثانوية في ذبابة الفاكهة السوداء من خلال الجمع بين الجسيمات النانوية المغناطيسية مع مستقبلات حرارية حساسة للمعدل (TRPA1-A). علاوة على ذلك ، من خلال ضبط الجسيمات النانوية المغناطيسية للاستجابة لقوى وترددات المجال المغناطيسي المختلفة ، نحقق تحفيزًا متعدد القنوات تحت الثانية. هذه النتائج تجعل علم الوراثة المغناطيسية أقرب إلى الدقة الزمنية والتحفيز المتعدد الممكن باستخدام علم البصريات الوراثي مع الحفاظ على الحد الأدنى من التوغل وتحفيز الأنسجة العميقة الممكنة فقط عن طريق التحكم المغناطيسي.
تعليقات
إرسال تعليق