Yenilikçi bir araştırma aracını test etmek üzere tasarlanan bir deneyde, beyinlerinde nanoparçacıklarla aktive edilen 'anahtarlar' bulunan fareler, manyetik bir alana hafifçe dokunduklarında beslenmeye, sosyalleşmeye ve yeni anneler gibi davranmaya yönlendirildi.
'Zihin kontrolü' hayvan deneyleri yeni olmaktan çok uzak olsa da, genellikle deneği harici bir sisteme bağlayan hantal elektrotlara dayanmaktadır, bu da sadece invaziv cerrahi gerektirmekle kalmaz, aynı zamanda deneğin ne kadar özgürce hareket edebileceğine de sınırlar koyar.
Kore'deki Temel Bilimler Enstitüsü'nden (IBS) araştırmacılar, nörolojide çığır açacağı iddia edilen bir yöntemle, genetik, nanopartiküller ve manyetik alanların bir kombinasyonunu kullanarak beyindeki yolları hedeflemek için bir yöntem geliştirdiler.
Bu teknolojiye Nörodinamik için Manyetogenetik Arayüz'ün kısaltması olan Nano-MIND adını verdiler. Zihin kontrolü kaba ama nispeten doğru bir tanımlama şekli olsa da, mevcut haliyle sistemin araştırmacılara bir dizi araştırma uygulaması için nöral devreleri uzaktan aktive etme aracı sağlaması amaçlanıyor.
IBS Nanotıp Merkezi'nin kıdemli yazarı ve direktörü Jinwoo Cheon, "Bu, manyetik alanlar kullanarak belirli beyin bölgelerini serbestçe kontrol eden dünyanın ilk teknolojisi" diyor.
"Beyin fonksiyonlarını, sofistike yapay sinir ağlarını, iki yönlü BCI [beyin-bilgisayar arayüzü] teknolojilerini ve nörolojik bozukluklar için yeni tedavileri anlamaya yönelik araştırmalarda yaygın olarak kullanılmasını bekliyoruz."
Manyetik stimülasyon, beynin elektromanyetizma darbeleriyle yıkanmasının tüm bölgelere geniş çapta masaj yaparak davranışlarını ince bir şekilde değiştirdiği, nörolojide gelişmekte olan bir araştırma alanıdır.
Belirli devreleri hedeflemek için araştırmacılar, bir ışık kaynağı tarafından kolayca aktive edilebilen hücrelere genetik olarak mekanizma mühendisliği yapan optogenetik adı verilen başka bir araştırma alanından bir yaprak aldılar.
Bu durumda ekip, farelerdeki beyin hücrelerinin hedeflenen popülasyonlarına iyon kanallarını entegre etti.
Optogenetikte olduğu gibi lokalize bir fiber aracılığıyla ışık vermek yerine, iyon kanalları küçük bir aktüatörün döndürülmesiyle manyetik olarak açılabilir. Gerekli olan tek şey, nanoparçacığı çekecek kadar güçlü bir çevre alanıdır.
Araştırmacılar bu düzeneği denemek için üç farklı test tasarladılar. Bunlardan ilki, beynin çekirdeğinin derinliklerinde yer alan bir bölge olan lateral hipotalamus içindeki karmaşık beslenme ve ödül davranışlarında yer alan reseptörlerle ilgiliydi.
Hayvanların hareketlerinin ve gıda alımının manyetik alan içinde ve dışında izlenmesi, farenin yemek yeme isteğini tam anlamıyla açıp kapatmanın mümkün olduğunu gösteren önemli farklılıklar ortaya çıkardı.
Manyetik alanın etkisi altında, uyarıcı nöronları üzerinde anahtarlar bulunan bir grup fare sadece yarısı kadar yemek yedi. Engelleyici nöronları tasarlanmış ikinci bir grup ise manyetik alan aktifken iki kat daha fazla yemek yedi.
Lateral hipotalamus ayrıca sosyallikten sorumlu yolları da içerir. Uygun şekilde tasarlanmış bir farenin, manyetik alanlar aktifken daha önce hiç karşılaşmadıkları bir farenin bulunduğu bir odaya yerleştirilmesi, farelerde 'arkadaşça' davranış biçimlerinin teşvik edilebileceğini gösterdi.
Bir başka test, ebeveyn bakımıyla ilgili olan ve medial preoptik alan olarak bilinen bölgedeki anahtar reseptörleri hedef aldı.
Medial preoptik bölgeyi uyaran Nano-MIND ile 'doğal' özelliklerle zenginleştirilmiş bir odaya yerleştirilen dişi fareler, yavru farelerin ağlamalarına çok farklı tepki verdi, onlara daha hızlı yaklaştı ve manyetik bir trans altındayken sıkıntılı yavruların üzerine daha uzun süre çömeldi.
Belirli devreler üzerinde böylesine kesin bir kontrole sahip olmak, nörolojik yolların haritasını çıkarmak ya da yeni tedavileri test etmek isteyen araştırmacılar için bir nimet olacaktır.
Zamanla, benzer nanoteknoloji insanlarda kötü ruh sağlığını bile tedavi edebilir veya zayıflatıcı nörolojik koşullara yönelik tedavilerde önemli bir rol oynayabilir, böylece bir kişinin zihninin tam kontrolünü bireye geri verebilir.
Bu araştırma Nature Nanotechnology dergisinde yayımlanmıştır.