دستاوردی در علم اعصاب؛ محققان توانستند ذهن موش‌ها را از راه دور کنترل کنند

دانشمندان با استفاده از فناوری ذرات نانو توانستند رفتار موش‌ها را از راه دور کنترل کنند. در این رویکرد، با استفاده از ذرات نانو و میدان‌های مغناطیسی، محققان مؤسسه علوم پایه (IBS) در کره جنوبی توانستند رفتارهای اجتماعی و تغذیه‌ای موش‌ها را فعال کنند. این فناوری که نانو-ذهن (Nano-MIND) نام دارد، به دانشمندان امکان می‌دهد تا بدون نیاز به جراحی‌های تهاجمی، مسیرهای عصبی خاصی را به‌صورت دقیق و از راه دور فعال کنند.

این دستاورد در علوم عصبی می‌تواند به درک بهتر عملکرد مغز، شبکه‌های عصبی مصنوعی پیچیده و درمان‌های جدید برای اختلالات عصبی کمک کند. نتایج این پژوهش در مجله Nature Nanotechnology منتشر شده است.

کنترل مغز با نانوذرات: پیشرفت نوین در درمان اختلالات عصبی

تاکنون آزمایش‌های مربوط به کنترل ذهن در حیوانات معمولاً نیاز به الکترودهای دست‌وپاگیر داشت که سوژه آزمایش را به یک سیستم خارجی متصل می‌کرد. این رویکرد نه‌تنها نیاز به جراحی تهاجمی داشت بلکه محدودیت‌هایی بر حرکت آزادانه سوژه آزمایش ایجاد می‌کرد. حالا فناوری نانو-ذهن این مشکل را حل کرده و امکان کنترل آزادانه‌تر و دقیق‌تر رفتارهای مغزی را فراهم کرده است.

به گفته محقق ارشد این پژوهش، این اولین فناوری جهان است که به‌صورت آزادانه مناطق خاصی از مغز را با استفاده از میدان‌های مغناطیسی کنترل می‌کند. وی می‌گوید که این فناوری به‌طور گسترده در تحقیقات مربوط به درک عملکرد مغز، شبکه‌های عصبی مصنوعی پیچیده، فناوری‌های رابط مغز-کامپیوتر دوطرفه و درمان‌های جدید برای اختلالات عصبی مورد استفاده قرار خواهد گرفت.

محققان برای انجام این آزمایش به‌سراغ حوزه‌ای از تحقیقات موسوم به اپتوژنتیک رفتند تا به‌صورت ژنتیکی مکانیزم‌هایی را در سلول‌ها مهندسی کنند که با یک منبع نور به‌راحتی قابل فعال‌سازی است. در این‌جا محققان کانال‌های یونی را در بخشی از سلول‌های مغز موش‌ها پیاده‌سازی کردند.

آن‌ها سپس سه آزمایش مختلف طراحی کردند. اولین آزمایش به گیرنده‌هایی مربوط می‌شد که در رفتارهای پیچیده تغذیه و پاداش در هیپوتالاموس جانبی، یک منطقه در عمق هسته مغز، نقش دارند. نظارت بر حرکات و مصرف غذای حیوانات در داخل و خارج از میدان مغناطیسی تفاوت‌های قابل‌توجهی را نشان داد که ممکن است خواسته موش برای خوردن را به‌صورت دلخواه روشن و خاموش کند.

تحت تأثیر میدان مغناطیسی، گروهی از موش‌ها با فعال‌بودن سوئیچ روی نورون‌های محرک خود تنها نصف مقدار غذا خوردند. گروه دوم که دارای نورون‌های بازدارنده مهندسی‌شده بودند، دو برابر بیشتر غذا خوردند. این درحالی بود که میدان مغناطیسی هم فعال بود.

یک آزمایش دیگر گیرنده‌های کلیدی را در منطقه پیش‌مغزی میانی هدف قرار داد که در مراقبت والدین دخیل است. موش‌های ماده با نانو-ذهن که منطقه پیش‌مغزی میانی را تحریک می‌کرد، در یک محفظه که دارای ویژگی‌های طبیعی بود قرار گرفتند و به‌طور بسیار متفاوتی به صدای بچه موش‌ها واکنش نشان دادند، سریع‌تر به آن‌ها نزدیک شدند و درحالی‌که در تحت تأثیر سیگنال‌های مغناطیسی بودند، برای مدت طولانی‌تری روی توله‌های مضطرب خم شدند.

داشتن چنین کنترل دقیقی بر مدارهای خاص مغزی می‌تواند برای محققانی که به دنبال نقشه‌برداری از مسیرهای عصبی یا آزمایش درمان‌های جدید هستند، بسیار مفید باشد. با گذشت زمان، ممکن است فناوری مشابه نانو حتی به درمان اختلالات روانی در انسان‌ها کمک کند یا نقش مهمی در درمان‌های شرایط عصبی ناتوان‌کننده داشته باشد و در نتیجه کنترل کامل ذهن فرد را به او بازگرداند.