انقلابی در علم اعصاب؛ کنترل ذهن موش‌ها از راه دور برای اولین‌بار_جزر و مد

دانشمندان ذهن موش‌هایی را که با نانوذرات مهندسی شده بودند، از راه دور با پشتیبانی میدان مغناطیسی به‌طور شگفت‌انگیزی کنترل کردند.

دانشمندان با منفعت گیری از فناوری ذرات نانو توانستند حرکت موش‌ها را از راه دور کنترل کنند. در این رویکرد، با منفعت گیری از ذرات نانو و میدان‌های مغناطیسی، محققان مؤسسه علوم پایه (IBS) در کره جنوبی توانستند رفتارهای اجتماعی و تغذیه‌ای موش‌ها را فعال کنند. این فناوری که نانو-ذهن (Nano-MIND) نام دارد، به دانشمندان امکان می‌دهد تا بدون نیاز به جراحی‌های تهاجمی، مسیرهای عصبی خاصی را به‌صورت دقیق و از راه دور فعال کنند.

این دستاورد در علوم عصبی می‌تواند به فهمیدن بهتر کارکرد مغز، شبکه‌های عصبی مصنوعی پیچیده و درمان‌های تازه برای اختلالات عصبی پشتیبانی کند. نتایج این پژوهش در مجله Nature Nanotechnology انتشار شده است.

کنترل مغز با نانوذرات: پیشرفت نوین در درمان اختلالات عصبی

تا بحال آزمایش‌های مربوط به کنترل ذهن در حیوانات طبق معمولً نیاز به الکترودهای دست‌وپاگیر داشت که سوژه آزمایش را به یک سیستم خارجی متصل می‌کرد. این رویکرد نه‌تنها نیاز به جراحی تهاجمی داشت بلکه محدودیت‌هایی بر حرکت آزادانه سوژه آزمایش تشکیل می‌کرد. اکنون فناوری نانو-ذهن این مشکل را حل کرده و امکان کنترل آزادانه‌تر و دقیق‌تر رفتارهای مغزی را فراهم کرده است.

به حرف های محقق ارشد این پژوهش، این اولین فناوری جهان است که به‌صورت آزادانه مناطق خاصی از مغز را با منفعت گیری از میدان‌های مغناطیسی کنترل می‌کند. وی می‌گوید که این فناوری به‌طور گسترده در تحقیقات مربوط به فهمیدن کارکرد مغز، شبکه‌های عصبی مصنوعی پیچیده، فناوری‌های رابط مغز-کامپیوتر دوطرفه و درمان‌های تازه برای اختلالات عصبی مورد منفعت گیری قرار خواهد گرفت.

محققان برای انجام این آزمایش به‌سراغ حوزه‌ای از تحقیقات موسوم به اپتوژنتیک رفتند تا به‌صورت ژنتیکی مکانیزم‌هایی را در سلول‌ها مهندسی کنند که با یک منبع نور به‌راحتی قابل فعال‌سازی است. در این‌جا محققان کانال‌های یونی را در بخشی از سلول‌های مغز موش‌ها پیاده‌سازی کردند.

آن‌ها سپس سه آزمایش گوناگون طراحی کردند. اولین آزمایش به گیرنده‌هایی مربوط می‌شد که در رفتارهای پیچیده تغذیه و پاداش در هیپوتالاموس جانبی، یک منطقه در عمق هسته مغز، نقش دارند. نظارت بر حرکات و مصرف غذای حیوانات در داخل و خارج از میدان مغناطیسی تفاوت‌های قابل‌توجهی را نشان داد که امکان پذیر خواسته موش برای خوردن را به‌صورت دلخواه روشن و خاموش کند.

تحت تأثیر میدان مغناطیسی، گروهی از موش‌ها با فعال‌بودن سوئیچ روی نورون‌های محرک خود تنها نصف مقدار غذا خوردند. گروه دوم که دارای نورون‌های بازدارنده مهندسی‌شده بودند، دو برابر زیاد تر غذا خوردند. این درحالی می بود که میدان مغناطیسی هم فعال می بود.

یک آزمایش دیگر گیرنده‌های کلیدی را در منطقه پیش‌مغزی میانی مقصد قرار داد که در مراقبت والدین دخیل است. موش‌های ماده با نانو-ذهن که منطقه پیش‌مغزی میانی را تحریک می‌کرد، در یک محفظه که دارای ویژگی‌های طبیعی می بود قرار گرفتند و به‌طور زیاد متغیری به صدای بچه موش‌ها عکس العمل نشان دادند، سریع تر به آن‌ها نزدیک شدند و درحالی‌که در تحت تأثیر سیگنال‌های مغناطیسی بودند، برای زمان طویل‌تری روی توله‌های مضطرب خم شدند.

داشتن این چنین کنترل دقیقی بر مدارهای خاص مغزی می‌تواند برای محققانی که به جستوجو نقشه‌برداری از مسیرهای عصبی یا آزمایش درمان‌های تازه می باشند، زیاد سودمند باشد. با گذشت زمان، امکان پذیر فناوری شبیه نانو حتی به درمان اختلالات روانی در انسان‌ها پشتیبانی کند یا نقش مهمی در درمان‌های شرایط عصبی ناتوان‌کننده داشته باشد و در نتیجه کنترل کامل ذهن فرد را به او بازگرداند.