Kontrola mozga pomoću magnetskih polja

Istraživači Centra za nanomedicinu s Instituta za temeljnu znanost (IBS) i Sveučilišta Yonsei u Južnoj Koreji predstavili su revolucionarnu tehnologiju koja može manipulirati određenim regijama mozga pomoću magnetskih polja, potencijalno otključavajući tajne funkcija mozga na visokoj razini, kao što su kognicija, emocije i motivacija.

Tim je razvio tehnologiju Nano-MIND (Magnetogenetic Interface for NeuroDynamics), koja omogućuje bežičnu, daljinsku i preciznu modulaciju specifičnih dubinskih moždanih neuronskih krugova pomoću magnetizma. 

Ljudski mozak sadrži preko 100 milijardi neurona međusobno povezanih u složenu mrežu. Kontrola neuronskih krugova ključna je za razumijevanje viših moždanih funkcija poput kognicije, emocija i društvenog ponašanja, kao i za prepoznavanje uzroka raznih moždanih poremećaja.

Nova tehnologija za kontrolu moždanih funkcija također ima implikacije na unapređenje sučelja mozak-računalo (BCI), poput onih koje razvija Neuralink, kojima je cilj omogućiti kontrolu vanjskih uređaja putem misli.

 Dok se magnetska polja dugo koriste u medicinskom snimanju zbog svoje sigurnosti i sposobnosti prodiranja u biološko tkivo, precizno upravljanje moždanim krugovima pomoću magnetskih polja bio je značajan izazov za znanstvenike. 

Istraživači na IBS-u uspješno su razvili tehnologiju magnetogenetike nazvanu Nano-MIND, koja omogućuje bežično i daljinsko upravljanje određenim regijama mozga za modulaciju složenih funkcija mozga kao što su emocije, društveno ponašanje i motivacija kod životinja.

Ova napredna tehnologija koristi magnetska polja i magnetizirane nanočestice za selektivno aktiviranje ciljanih moždanih krugova. Ključna inovacija leži u selektivnoj ekspresiji nano-magnetoreceptora u specifičnim tipovima neurona i moždanim krugovima i njihovom aktiviranju rotirajućim magnetskim poljima u točno određenim trenucima, omogućujući prostorno-vremensku kontrolu neuralne aktivnosti. 

Nano-MIND tehnologija je pokazala svoju sposobnost selektivnom aktivacijom inhibitornih GABA receptora u medijalnom preoptičkom području (MPOA), koje je odgovorno za ponašanje majke. Aktivacija ovih neurona kod ženki miševa koje nisu majke značajno je povećala ponašanje u odgajanju, kao što je dovođenje mladunaca u njihovo gnijezdo. 

Dodatno, tehnologija je korištena za regulaciju ponašanja pri hranjenju ciljanjem na motivacijske krugove u lateralnom hipotalamusu. Aktivacija inhibitornih neurona unutar ovih područja rezultirala je 100% povećanjem apetita kod miševa. Nasuprot tome, aktiviranje ekscitatornih neurona dovelo je do više od 50% smanjenja apetita. 

Ovi rezultati pokazuju da nano-MIND tehnologija može selektivno aktivirati željene moždane krugove za dvosmjernu modulaciju viših funkcija mozga, utirući put napretku u neuroznanosti i potencijalnim terapeutskim primjenama. 

Ravnatelj Cheon Jinwoo iz Centra za nanomedicinu izjavio je: "Ovo je prva svjetska tehnologija koja slobodno kontrolira određene regije mozga pomoću magnetskih polja. Očekujemo da će se naširoko koristiti u istraživanjima za razumijevanje funkcija mozga, sofisticiranih umjetnih neuronskih mreža, dvosmjernog BCI-ja novih tretmana za neurološke poremećaje." 

Studiju objavljenu u časopisu Nature Nanotechnology možete pronaći na ovoj poveznici.