Các nhà khoa học hy vọng một cấy ghép điều khiển bằng suy nghĩ một ngày nào đó có thể giúp chống lại các bệnh thần kinh, chẳng hạn như đau đầu mãn tính, đau lưng và động kinh.
Martin có thể kiểm soát biểu hiện gen thông qua sức mạnh của suy nghĩ là một giấc mơ mà chúng tôi đã theo đuổi trong hơn một thập kỷ, Martin nói. Ảnh tín dụng: / Flickr
Một nhóm nghiên cứu đã phát triển một phương pháp điều hòa gen mới cho phép sóng não cụ thể điều khiển sự chuyển đổi gen thành protein - được gọi là biểu hiện gen. Các nhà sinh học đã công bố kết quả của họ trên tạp chí Nature Communications vào ngày 11 tháng 11 năm 2014.
Martin Fussalanger là giáo sư về công nghệ sinh học và kỹ thuật sinh học trong khoa hệ thống sinh học tại ETH Zurich, một trường đại học kỹ thuật, khoa học, công nghệ, toán học và quản lý ở Thụy Sĩ. Ông đã viết trong một thông cáo báo chí tại Futurity.org:
Lần đầu tiên, chúng ta có thể chạm vào sóng não của con người, chuyển chúng không dây vào mạng lưới gen và điều chỉnh sự biểu hiện của gen tùy thuộc vào loại suy nghĩ.
Có thể kiểm soát biểu hiện gen thông qua sức mạnh của suy nghĩ là một giấc mơ mà chúng tôi đã theo đuổi trong hơn một thập kỷ.
Các nhà khoa học cho biết một nguồn cảm hứng cho hệ thống điều hòa gen kiểm soát suy nghĩ mới là trò chơi Mindflex, trong đó người chơi đeo tai nghe EEG đặc biệt, có cảm biến trên trán ghi lại sóng não.
Trong trò chơi, điện não đồ đã đăng ký (EEG) sau đó được chuyển vào môi trường chơi. EEG điều khiển một chiếc quạt cho phép một quả bóng nhỏ được điều khiển bằng suy nghĩ thông qua một chướng ngại vật.
Suy nghĩ điều khiển một đèn LED gần hồng ngoại, bắt đầu sản xuất một phân tử trong buồng phản ứng. Hình ảnh qua M. Fussalanger / ETH Zurich
Trong các nghiên cứu của các nhà khoa học, các sóng não được ghi lại được phân tích và truyền không dây qua Bluetooth đến bộ điều khiển, từ đó điều khiển một máy phát trường tạo ra trường điện từ, từ đó cung cấp cho bộ cấy một dòng điện cảm ứng.
Sau đó, một ánh sáng sẽ được bật lên trong bộ cấy: một đèn LED tích hợp phát ra ánh sáng trong phạm vi gần hồng ngoại bật và chiếu sáng buồng nuôi cấy chứa các tế bào biến đổi gen. Khi ánh sáng cận hồng ngoại chiếu sáng các tế bào, chúng bắt đầu tạo ra protein mong muốn.
Cấy ghép ban đầu đã được thử nghiệm trong nuôi cấy tế bào và chuột, và được kiểm soát bởi suy nghĩ của các đối tượng thử nghiệm khác nhau. Các nhà nghiên cứu đã sử dụng SEAP cho các thử nghiệm, một loại protein mô hình con người dễ phát hiện, khuếch tán từ buồng nuôi cấy của mô cấy vào dòng máu chuột.
Để điều chỉnh lượng protein được giải phóng, các đối tượng thử nghiệm được phân loại theo ba trạng thái của tâm trí: phản hồi sinh học, thiền định và tập trung. Các đối tượng thử nghiệm chơi Minecraft trên máy tính, tức là những người đang tập trung, tạo ra các giá trị SEAP trung bình trong dòng máu của chuột.
Khi hoàn toàn thư giãn (thiền), các nhà nghiên cứu đã ghi lại giá trị SEAP rất cao ở động vật thử nghiệm.
Đối với phản hồi sinh học, các đối tượng thử nghiệm đã quan sát ánh sáng LED của bộ cấy trong cơ thể chuột và có thể tự ý bật hoặc tắt đèn LED thông qua phản hồi trực quan. Điều này lần lượt được phản ánh bởi số lượng SEAP khác nhau trong máu của chuột. Fussalanger nói:
Kiểm soát gen theo cách này là hoàn toàn mới và là duy nhất trong sự đơn giản của nó.
Các nhà khoa học tiếp tục nói rằng sự nhạy cảm với ánh sáng mô đun optogenetic phản ứng với ánh sáng cận hồng ngoại là một tiến bộ đặc biệt. Ánh sáng chiếu vào một protein nhạy cảm với ánh sáng được sửa đổi trong các tế bào biến đổi gen và kích hoạt một tầng tín hiệu nhân tạo, dẫn đến việc sản xuất SEAP.
Ánh sáng cận hồng ngoại được sử dụng vì thường không gây hại cho tế bào người, có thể xâm nhập sâu vào mô và cho phép chức năng của bộ cấy được theo dõi trực quan.
Hệ thống hoạt động hiệu quả và hiệu quả trong văn hóa tế bào người và hệ thống chuột người. Fussalanger hy vọng rằng một bộ cấy được điều khiển bằng suy nghĩ một ngày nào đó có thể giúp chống lại các bệnh thần kinh, chẳng hạn như đau đầu mãn tính, đau lưng và động kinh, bằng cách phát hiện sóng não cụ thể ở giai đoạn đầu và kích hoạt và kiểm soát chính xác việc tạo ra một số tác nhân trong cấy ghép. đúng thời điểm