- Technologie Nano-Mind využívá magnetické pole, aby dokázala manipulovat s mozkem a řídit jeho funkce
- Tato technologie dokáže ovlivnit sociální chování myší a jejích stravovací návyky, například sníží chuť k jídlu až o 50%
- Tento přístup by mohl být v budoucnu využit k vývoji nových léčebných metod pro poruchy, jako je autismus, deprese nebo obezita
Výzkumníci z Centra pro nanomedicínu v rámci Institutu pro základní vědu (IBS) a Yonsei University v Jižní Koreji nedávno představili naprosto revoluční technologii, která umožňuje manipulaci se specifickými oblastmi mozku pomocí magnetického pole. Inovace nazývaná Nano-Mind (Magnetogenetic Interface for NeuroDynamics) umožňuje bezdrátovou, vzdálenou a přesnou manipulaci s vědomím. Vědci se zaměřili na manipulaci myšího mozku. Pomocí technologie Nano-mind se jim podařilo ovlivnit část mozku, která je je u myší zodpovědná za společenské chování či přijímání potravy.
Tato technologie představuje zásadní průlom v oblasti neurověd a potenciálně otevírá nové cesty pro léčbu neurologických a psychiatrických poruch. Výzkumníci využili magnetické nanomateriály, které byly geneticky upraveny tak, aby byly citlivé na magnetické pole. Tyto nanomateriály byly následně injektovány do specifických oblastí mozku, kde působily jako mikroskopické „spínače“. Aktivace těchto spínačů pomocí externě aplikovaných magnetických polí umožnila vědcům ovládat neurální aktivitu a tím i chování myší.
Jak funguje Nano-Mind?
Technologie Nano-Mind (Magnetogenetic Interface for NeuroDynamics) je revoluční přístup, který umožňuje kontrolu specifických oblastí mozku pomocí magnetického pole. Magnetogenetika je metoda, která využívá magnetické pole k ovládání biologických procesů v živých organismech. Tento přístup kombinuje genetické inženýrství s magnetismem k vytvoření magneticky citlivých proteinů nebo receptorů v cílových buňkách, které mohou být aktivovány externími magnetickými poli.
Technologie Nano-MIND začíná konstrukcí nano-magnetoreceptorů. Tyto receptory jsou specifické proteiny, které byly geneticky upraveny tak, aby reagovaly na magnetické pole. Celý proces zahrnuje několik kroků, nejdříve dochází ke genetické úpravě. Vědci vytvoří geneticky modifikované látky (geny), které kódují magneticky citlivé bílkoviny. Tyto geny jsou vloženy do DNA vektorů, které mohou být transportovány do cílových buněk. Vektor je sice matematický pojem, ale v kontextu molekulární biologie se jedná o libovolnou část DNA, kterou je možné přenést do buňky příjemce. Pomocí vektorů jsou tyto genetické konstrukty přenášeny do specifických neuronů v mozku. Vektory mohou být virové nebo nevirální, přičemž virové vektory (např. adenoviry nebo lentiviry) jsou často využívány pro svou efektivitu při dodávání genů.
Prvním krokem je vložení speciálních nano-magnetoreceptorů do mozku cílového organismu, což se obvykle provádí pomocí malých injekcí přímo do mozku. Vědci se zaměřují na konkrétní oblasti mozku, které chtějí studovat nebo ovládat, jako je například mediální preoptická oblast (MPOA) nebo laterální hypotalamus. Jakmile jsou nano-magnetoreceptory v mozku, neurony v cílových oblastech začnou vyrábět speciální proteiny, které reagují na magnetické pole. Tento proces může trvat několik dnů až týdnů, než se proteiny plně vytvoří a začnou fungovat.
Nejdůležitější částí technologie Nano-MIND je použití magnetických polí k aktivaci těchto proteinů. Magnetické pole je aplikováno v přesných časových okamžicích a místech v mozku. Díky této technologii mohou vědci přesně kontrolovat aktivitu neuronů v mozku. To jim umožňuje studovat různé mozkové funkce, jako jsou emoce, sociální chování nebo motivace, a také potenciálně vyvinout nové způsoby léčby neurologických poruch.
Vědci provedli výše uvedený experiment u myších samic, které doposud neměly žádná mláďata. Ukázalo, že po vpravení specifické látky do mozku myši a aplikaci magnetického pole začne myš vykazovat odlišné chování. Myši, které doposud neměly žádná mláďata, začnou vykazovat pečovatelské chování typické pro myši, které již matkami jsou. To znamená, že začnou například přenášet mláďata do svého hnízda. Nutno podotknout, že toto chování nikdy nevykazují myši, které mláďata neměly. Z toho vyplývá, že technologie Nano-Mind dokáže ovlivnit sociální chování.
A to není všechno. Tato technologie dokáže také regulovat chování myší při krmení. Část mozku, která řídí chuť k jídlu, se nazývá laterální hypotalamus. Když vědci aktivovali specifické neurony v této oblasti, chuť k jídlu myší se zdvojnásobila a myši začaly jíst mnohem více. Tento experiment ukazuje, že technologie může výrazně ovlivnit motivační chování. Stejně tak to funguje i opačně; zaměřením se na jinou část mozku se vědcům podařilo snížit chuť k jídlu myší o více než 50 %.
Jaké by tedy tato technologie mohla mít jednou v budoucnu využití? Například možnost obousměrné kontroly chování při krmení je klíčovým krokem k pochopení a léčbě poruch příjmu potravy a obezity. Význam tohoto objevu spočívá v jeho neinvazivní povaze a vysoké přesnosti. Na rozdíl od tradičních metod, které často vyžadují chirurgický zákrok nebo implantaci elektrod, technologie Nano-Mind umožňuje manipulaci mozkové aktivity bez výrazného narušení tkání. To nejenže snižuje rizika spojená s invazivními procedurami, ale také otevírá možnosti pro aplikace u lidí, kde je minimalizace rizik a diskomfortu klíčová.
