211service.com
ETH-onderzoekers ontwikkelen een door gedachten gecontroleerde genetische interface
We hebben de laatste tijd veel interessante experimenten met EEG gezien. Onderzoekers hebben deze hersensignalen gebruikt om vlieg een speelgoedhelikopter , maken de staart van een rat twitch , bedien een tabletcomputer en zorg dat een dwarslaesie een exoskelet draagt om een bal te trappen tijdens het WK (zie Mind-Control-demo World Cup Faces Deadlines, Critics ).
Nu zijn Marc Folcher, Martin Fussenegger en collega's van de ETH Zürich in Zwitserland een stap verder gegaan. Ze gebruikten EEG om menselijke vrijwilligers directe hersencontrole te geven over de activiteit van levende cellen, een technologie die ze 's werelds allereerste geest-genetische interface noemen.
Met behulp van de interface die ze ontwierpen, liet het ETH-team zien dat een menselijke vrijwilliger die een EEG-dop droeg, zijn gedachten kon gebruiken om de productie van een bepaald eiwit, SEAP genaamd, op gang te brengen in menselijke niercellen die in een petrischaaltje groeien. Hij kon ook de voorraden aanzetten van de cellen die onder de huid van laboratoriummuizen waren geïmplanteerd.
Het onderzoek is interessant omdat het laat zien hoe futuristische hersenimplantaten zouden kunnen functioneren, schrijven Folcher en het bedrijf deze week in de Natuurcommunicatie . Dergelijke apparaten, zo speculeren de ETH-auteurs, kunnen iemands pijngevoelens (of misschien een naderende epileptische aanval) detecteren en vervolgens automatisch hersencellen activeren om een nuttig biotech-medicijn uit te pompen.
Om hun interface te bouwen, combineerde het ETH-team drie technologieën, die elk op zichzelf al opwindend zijn: hersen-computerinterfaces, synthetische biologie en optogenetica.
Ten eerste hebben ze de niercellen gemanipuleerd met bacterieel DNA, waardoor ze creëerden wat synthetische biologen graag een genetische schakelaar noemen - een reeks genen die samen werken om de productie van een bepaald eiwit, in dit geval SEAP, op gang te brengen.
Om deze schakelaar naar de aan-positie te activeren, gebruikte de ETH-bende optogenetica, door een gen van de paarse bacterie Rhodobacter sphaeroides toe te voegen die een lichtgevoelig molecuul produceert. Nu, toen ze een LED-lamp gebruikten om wat nabij-infrarood licht op hun cellen te laten schijnen, ging de schakelaar om en begonnen ze onmiddellijk SEAP te maken.
Tot nu toe, zo goed. Maar om hun cybernetische stunt te voltooien, lieten de wetenschappers vrijwilligers EEG-caps dragen - dat is een met elektrode bedekte doek die elektrische golven uit de hersenen opvangt. Deze golven kunnen ruwweg door een persoon worden gecontroleerd als ze zich concentreren. Op zich is EEG niets nieuws - hier is een video van John Lennon van de Beatles die in de jaren zeventig EEG gebruikte om een muziekinstrument te besturen.
Maar het ETH-team wilde de eerste zijn die menselijke gedachten ooit zou omzetten in elektrische pulsen, vervolgens in licht en uiteindelijk in eiwitten. Ze deden dit door de vrijwilligers hun hersengolven te laten gebruiken om het LED-licht aan te doen, waardoor de cellen werden getriggerd om het SEAP-eiwit te maken. Samenvattend, zeggen Folcher en zijn bedrijf, hebben we een geest-genetische interface ontworpen die hersengolven gebruikt om de transcriptie van doelwitgenen draadloos op afstand te regelen.
Je kunt je afvragen wat het punt is. Een antwoord is dat veel wetenschappers op dit moment geïnteresseerd zijn in hersenimplantaten van de volgende generatie. Ze hopen de diepe hersenstimulatie te verbeteren, een medische technologie die veel wordt gebruikt om de bevingen van de ziekte van Parkinson te stoppen. Deze hersenimplantaten stoppen trillingen met behulp van een draad die in een hersengebied wordt geplaatst dat de thalamus wordt genoemd. De patiënt zet het aan en krijgt een vrij sterke stroom van elektriciteit, waardoor de trillingen onmiddellijk stoppen. Het is een technologie die wonderen doet, ook al weet niemand precies hoe het werkt.
Het werk aan de implantaten van morgen is al begonnen - en deze kunnen precies werken zoals het ETH-team voor ogen heeft. De Michael J. Fox Foundation for Parksinson's Research heeft bijvoorbeeld betaald voor onderzoek naar het vervangen van de elektroden in diepe hersenstimulatoren door glasvezel. In plaats van elektrische schokken zou het lichtpulsen uitzenden om de neuronen aan te sturen die niet goed werken bij Parkinson.
Net zo belangrijk voor implantaten van de volgende generatie is het idee van directe hersencontrole. In plaats van dat de patiënt het apparaat handmatig moet aanzetten, een zogenaamd open-lussysteem, is het doel om de lus te sluiten met een implantaat dat hersensignalen kan lezen en weet wanneer een tremor begint. Op die manier zou het implantaat automatisch reageren wanneer behandeling nodig is.
Dat betekent dat de gekke mind-DNA-interface van het ETH-team toch niet zo gek is.