«Впервые мы смогли подключиться к человеческим мозговым волнам, передать их по беспроводной сети в генную сеть и отрегулировать экспрессию гена в зависимости от типа мышления. Возможность контролировать экспрессию генов с помощью силы мысли — это важная задача. мечта, которую мы преследовали более десяти лет », — говорит Фуссенеггер.
Источником вдохновения для создания новой системы генной регуляции, управляемой мышлением, стала игра Mindflex, в которой игрок носит специальную гарнитуру с датчиком на лбу, который регистрирует мозговые волны. Зарегистрированная электроэнцефалограмма (ЭЭГ) затем переносится в игровую среду.
ЭЭГ управляет вентилятором, который позволяет мысленно направлять маленький мяч через полосу препятствий.Беспроводная передача на имплантВ системе, которую биоинженеры из Базеля недавно представили в журнале Nature Communications, также используется гарнитура ЭЭГ. Записанные мозговые волны анализируются и передаются по беспроводной связи через Bluetooth на контроллер, который, в свою очередь, управляет генератором поля, генерирующим электромагнитное поле; это снабжает имплантат индукционным током.
Затем в имплантате буквально загорается свет: встроенная светодиодная лампа, излучающая свет в ближнем инфракрасном диапазоне, включается и освещает культуральную камеру, содержащую генетически модифицированные клетки. Когда ближний инфракрасный свет освещает клетки, они начинают производить желаемый белок.Мысли контролируют количество белкаИмплант был первоначально протестирован на клеточных культурах и мышах и контролировался мыслями различных испытуемых.
Исследователи использовали SEAP для тестов, легко обнаруживаемый модельный белок человека, который диффундирует из культуральной камеры имплантата в кровоток мыши.Чтобы регулировать количество высвобождаемого белка, испытуемые были разделены на категории в соответствии с тремя состояниями ума: биологическая обратная связь, медитация и концентрация.
Испытуемые, которые играли в Minecraft на компьютере, то есть концентрировались, индуцировали средние значения SEAP в кровотоке мышей. При полном расслаблении (медитация) исследователи зафиксировали очень высокие значения SEAP у подопытных животных. Для биологической обратной связи испытуемые наблюдали за светодиодной подсветкой имплантата в теле мыши и могли сознательно включать или выключать светодиодную подсветку с помощью визуальной обратной связи. Это, в свою очередь, отражалось в различных количествах SEAP в кровотоке мышей.
Новая светочувствительная генная конструкция«Подобный контроль генов — это совершенно новое явление, уникальное по своей простоте», — объясняет Фуссенеггер. Светочувствительный оптогенетический модуль, который реагирует на ближний инфракрасный свет, является особым достижением. Свет падает на модифицированный светочувствительный белок в генно-модифицированных клетках и запускает искусственный сигнальный каскад, приводящий к выработке SEAP. Был использован ближний инфракрасный свет, потому что он, как правило, не вреден для клеток человека, может проникать глубоко в ткани и позволяет визуально отслеживать функцию имплантата.
Система эффективно и действенно функционирует в культуре клеток человека и в системе человек-мышь. Фуссенеггер надеется, что имплант, управляемый мыслью, однажды сможет помочь в борьбе с неврологическими заболеваниями, такими как хронические головные боли, боли в спине и эпилепсия, путем обнаружения определенных мозговых волн на ранней стадии и запуска и управления созданием определенных агентов в имплантате точно в нужный момент. правильное время.