อัลตร้าซาวด์สามารถช่วยควบคุมสมองได้

บทความของทีมนักวิทยาศาสตร์เกี่ยวกับผลงานใหม่ของพวกเขาปรากฏในสิ่งพิมพ์ทางวิทยาศาสตร์ที่มีชื่อเสียงฉบับหนึ่ง โดยผู้เชี่ยวชาญสามารถควบคุมการกระทำของพยาธิตัวกลมที่มียีนพิเศษได้ด้วยการใช้คลื่นอัลตราซาวนด์เป็นอิทธิพล

สจ๊วร์ต อิบเซน หัวหน้ากลุ่มวิทยาศาสตร์จากแคลิฟอร์เนีย อธิบายว่าคลื่นอัลตราซาวนด์ความถี่ต่ำที่แผ่ไปทั่วร่างกายแทบจะไม่กระจัดกระจายเลย ซึ่งทำให้แตกต่างจากแสง คุณสมบัตินี้อาจมีประโยชน์ เช่น เมื่อกระตุ้นบริเวณลึกๆ ของสมอง

ทีมของ Ibsen สามารถควบคุมการกระทำของไส้เดือนตัวกลมดัดแปลงพันธุกรรมได้โดยใช้คลื่นอัลตราซาวนด์และฟองอากาศที่มีอยู่ในอาหารเลี้ยงเชื้อโดยรอบของไส้เดือน

นักวิทยาศาสตร์ได้ดัดแปลงจีโนมของพยาธิตัวกลมเพื่อให้เซลล์ประสาทไวต่อคำสั่งที่ส่งมาทางคลื่นอัลตราซาวนด์ ผู้เชี่ยวชาญสามารถทำได้สำเร็จโดยการนำยีน TRP-4 เข้าไปใน DNA ของพยาธิตัวกลม ยีนพิเศษนี้ประกอบด้วย "ตัวนำทาง" สำหรับการประกอบโมเลกุลของโปรตีนที่แปลกประหลาดซึ่งอยู่บนพื้นผิวของเซลล์ประสาท โปรตีนนี้เองที่ทำหน้าที่รับรู้คลื่นอัลตราซาวนด์ของพยาธิตัวกลมและทำให้พยาธิตัวกลมสามารถควบคุมการกระทำของตนเองได้ โปรตีนดังกล่าวทำหน้าที่เป็นช่องทางชนิดหนึ่งที่ไอออนบางชนิดผ่านเข้าไป (ในกรณีของพยาธิ ช่องไอออนจะเปิดเพื่อรับแคลเซียม) ซึ่งทำให้ เซลล์ สมองทำงาน

เมื่ออัลตราซาวนด์กระทบกับโมเลกุลโปรตีน ช่องจะเปิดขึ้นและเซลล์จะปล่อยกระแสไฟฟ้า ด้วยเหตุนี้ นักวิทยาศาสตร์จึงสามารถควบคุมการทำงานของไม่เพียงแค่เซลล์แต่ละเซลล์เท่านั้น แต่ยังรวมถึงสมองทั้งหมดของหนอนด้วย นอกจากอัลตราซาวนด์แล้ว ฟองอากาศที่เคลือบด้วยชั้นไขมันพิเศษและสียังช่วยส่งผลต่อพฤติกรรมของหนอนอีกด้วย ฟองอากาศดังกล่าวช่วยกระตุ้นเซลล์ประสาทเฉพาะบางส่วน จากการได้รับอัลตราซาวนด์ นักวิทยาศาสตร์บังคับให้หนอนเคลื่อนที่ไปในทิศทางตรงข้าม หมุนในมุมแหลม หรือไม่หมุนเลย

วิธีการควบคุมการทำงานของสมองนี้เรียกว่า sonogenetics และปัจจุบันสามารถใช้ได้กับหนอนเท่านั้น อย่างไรก็ตาม นักวิทยาศาสตร์เชื่อว่าสามารถนำวิธีนี้ไปปรับใช้กับสัตว์อื่น ๆ รวมถึงมนุษย์ได้ แม้ว่าจะมีอุปสรรคมากมายในการบรรลุเป้าหมายนี้

เพื่อให้วิธีการนี้ได้ผล จำเป็นต้องนำยีน TRP-4 เข้าไปในเซลล์บางส่วนของร่างกายและฟองอากาศเข้าไปในระบบไหลเวียนโลหิต ผู้เชี่ยวชาญแนะนำว่าระบบพิเศษดังกล่าวจะช่วยเหลือผู้ที่มีความผิดปกติทางสมอง เช่น โรคลมบ้าหมูได้

ปัจจุบัน นักวิทยาศาสตร์ต้องตรวจสอบว่าวิธีการดังกล่าวจะได้ผลกับสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมหรือไม่ ในปัจจุบัน กลุ่มวิทยาศาสตร์ของอิบเซนได้เริ่มทำการวิจัยเกี่ยวกับสัตว์ฟันแทะแล้ว และหากการทดลองประสบความสำเร็จ โซโนเจเนติกส์ก็สามารถนำไปปรับใช้กับมนุษย์ได้ ผู้เชี่ยวชาญมั่นใจว่าพวกเขาจะสามารถหาวิธีควบคุมเซลล์แบบ "ไม่ต้องสัมผัส" ได้

อย่างไรก็ตาม นักวิทยาศาสตร์ได้ใช้คลื่นอัลตราซาวนด์ในการกระตุ้นสมองแล้ว และถึงขั้นใช้รักษาโรคบางชนิดได้ด้วย แต่กลุ่มของอิบเซนเป็นกลุ่มแรกที่ประสบความสำเร็จในการกระตุ้นเซลล์แต่ละเซลล์ด้วยคลื่นอัลตราซาวนด์