211service.com
ETH-forskere udvikler en tankekontrolleret genetisk grænseflade
Vi har set en masse interessante eksperimenter med EEG for nylig. Forskere har brugt disse hjernesignaler til flyve en legetøjshelikopter , lave en rottehale rykker , betjen en tablet-computer og få en paraplegiker iført et eksoskelet til at sparke en bold ved VM (se World Cup Mind-Control Demo Faces Deadlines, Critics).
Nu er Marc Folcher, Martin Fussenegger og kolleger ved ETH Zürich i Schweiz gået et skridt videre. De brugte EEG til at give menneskelige frivillige direkte hjernekontrol over levende cellers aktivitet, en teknologi de kalder verdens første sindgenetiske grænseflade nogensinde.
Ved hjælp af den grænseflade, de designede, viste ETH-teamet, at en menneskelig frivillig iført en EEG-hætte kunne bruge sine tanker til at udløse produktionen af et bestemt protein, kaldet SEAP, i menneskelige nyreceller, der vokser i en petriskål. Han kunne også tænde for forsyninger af de celler, der var blevet implanteret under huden på laboratoriemus.
Forskningen er interessant, fordi den viser, hvordan futuristiske hjerneimplantater kan fungere, skriver Folcher og firma i denne uges Naturkommunikation . Sådanne anordninger, spekulerer ETH-forfatterne, kan fornemme en persons følelse af smerte (eller måske kommende epileptiske anfald) og derefter automatisk udløse hjerneceller til at pumpe et nyttigt bioteklægemiddel ud.
For at bygge deres grænseflade kombinerede ETH-teamet tre teknologier, som hver især er spændende i sig selv: hjerne-computer-grænseflader, syntetisk biologi og optogenetik.
Først konstruerede de nyrecellerne med bakterielt DNA, hvilket skabte, hvad syntetiske biologer kan lide at kalde en genetisk switch - en række gener, der sammen arbejder for at sætte gang i produktionen af et bestemt protein, i dette tilfælde SEAP.
For at udløse denne switch til tændt-positionen brugte ETH-banden optogenetik og tilføjede et gen fra den lilla bakterie Rhodobacter sphaeroides, der producerer et lysfølsomt molekyle. Nu, da de brugte et LED-lys til at skinne noget nær-infrarødt lys på deres celler, vendte kontakten, og de begyndte straks at lave SEAP.
Så langt så godt. Men for at fuldføre deres cybernetiske stunt fik forskerne frivillige iført EEG-hætter - det er en elektrodebeklædt klud, der opfanger elektriske bølger fra hjernen. Disse bølger kan nogenlunde kontrolleres af en person, hvis de koncentrerer sig. I sig selv er EEG ikke noget nyt - her er en video af Beatles' John Lennon, der brugte EEG til at styre et musikinstrument i 1970'erne.
Men ETH-holdet ønskede at være det første, der nogensinde forvandlede menneskelige tanker til elektriske impulser, derefter til lys og til sidst til proteiner. De gjorde det ved at få de frivillige til at bruge deres hjernebølger til at tænde LED-lyset og derved udløse cellerne til at lave SEAP-proteinet. Sammenfattende, siger Folcher og firma, har vi designet en sindgenetisk grænseflade, der bruger hjernebølger til at fjernstyre målgentransskription trådløst.
Du kan spørge, hvad meningen er. Et svar er, at mange videnskabsmænd lige nu er interesserede i næste generations hjerneimplantater. De håber på at forbedre dyb-hjerne-stimulering, en medicinsk teknologi, der i vid udstrækning bruges til at stoppe rysten fra Parkinsons sygdom. Disse hjerneimplantater stopper rystelser ved hjælp af en ledning placeret i en hjerneregion kaldet thalamus. Patienten tænder for den og får en ret kraftig strøm af elektricitet, som straks får rystelserne til at ophøre. Det er en teknologi, der gør underværker, selvom ingen er sikre på, hvordan den fungerer.
Arbejdet er allerede begyndt på morgendagens implantater - og disse kan fungere, præcis som ETH-teamet forestiller sig. For eksempel har Michael J. Fox Foundation for Parksinson's Research betalt for forskning i, hvordan man udskifter elektroderne i deep-brain stimulatorer med fiberoptik. I stedet for elektriske stød ville den udsende lysimpulser for at kontrollere de neuroner, der ikke fungerer rigtigt ved Parkinsons.
Lige så vigtig for næste generations implantater er ideen om direkte hjernekontrol. I stedet for at patienten skal tænde for sin enhed manuelt, et såkaldt open loop-system, er målet at lukke sløjfen med et implantat, der kan aflæse hjernens signaler, og vide hvornår en tremor starter. På den måde ville implantatet reagere automatisk, når der er behov for behandling.
Det betyder, at ETH-teamets skøre sind-DNA-grænseflade alligevel ikke er så skør.