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Nutze die Kraft: Gene, die von der Kraft des menschlichen Denkens kontrolliert werden
Science - Fiction und Medizin konvergieren in einer neuen Studie, veröffentlicht in Naturkommunikationen, die detailliert beschreibt, wie Forscher menschliche Gehirnwellen anzapfen, um sie kabellos zu übertragen und die Genexpression in Mäusen zu kontrollieren. Das Team hofft, dass ihre Methode eines Tages helfen könnte, neurologische Erkrankungen zu bekämpfen.
Die neue Studie legt nahe, dass wir unsere Gene mit der Kraft des Denkens kontrollieren können.
Die Forscher um Prof. Martin Fussenegger von der ETH Zürich in der Schweiz entwickelten eine neue Genregulationsmethode, die es gedanklichen Gehirnwellen erlaubt, die Genexpression - die Umwandlung von Genen in Proteine ??- zu kontrollieren.
Interessanterweise wurde sie von einem Spiel namens Mindflex inspiriert, bei dem Spieler spezielle Headsets mit Sensoren auf der Stirn tragen, die Gehirnwellen aufzeichnen. Die Messwerte des Elektroenzephalogramms (EEG) werden dann in die Spielumgebung übertragen, wo sie einen Ventilator steuern, der einen kleinen Ball durch einen Hindernislauf führt - alles mit der Kraft des Geistes.
Ebenso verwendet das neue System der Forscher ein EEG-Headset. Abhängig von den Gedanken des Benutzers kann es unterschiedliche Mengen eines Moleküls erzeugen.
"Zum ersten Mal konnten wir menschliche Gehirnwellen anzapfen, sie drahtlos in ein Gen-Netzwerk transferieren und die Expression eines Gens in Abhängigkeit von der Art des Denkens regulieren", erklärt Prof. Fussenegger.
"Die Genexpression über die Kraft des Denkens kontrollieren zu können, ist ein Traum, den wir seit über einem Jahrzehnt verfolgen", fügt er hinzu.
Wie funktioniert die Methode?
Das Konzept der "Kraft des Geistes" wurde in Bezug auf Meditation oder Psychologie untersucht, aber hier funktioniert das neue High-Tech-System, um die Macht des Denkens zu nutzen:
Die aufgezeichneten Gehirnwellen des Benutzers werden analysiert und drahtlos - über Bluetooth - an einen Controller übertragen, der einen Feldgenerator verwaltet, der ein elektromagnetisches Feld erzeugt. Dieses Feld gibt dann einem Implantat einen Induktionsstrom.
Als nächstes schaltet eine LED-Lampe im Implantat, die Nahinfrarotlicht emittiert, eine Kulturkammer an, die genetisch veränderte Zellen enthält. Sobald das Nahinfrarotlicht die Zellen beleuchtet, produzieren sie ein Protein.
Dieses Bild zeigt, wie das Gerät Gedanken aufnimmt, interpretiert und in Elektrizität umwandelt, um eine Nahinfrarot-LED zu beleuchten.
Bildnachweis: Folcher M et al. Nature Communications 2014
In dieser neuesten Studie wird das von den Forschern verwendete Protein sezernierte alkalische Phosphatase (SEAP) genannt. Dies ist ein leicht nachweisbares menschliches Modellprotein, erklärt das Team. Wenn das Licht auf ein modifiziertes lichtempfindliches Protein in genmodifizierten Zellen scheint, löst dies eine "künstliche Signalkaskade" aus, die zur SEAP-Produktion führt.
Die Forscher sagen, dass sie Nahinfrarotlicht verwendet haben, weil es für menschliche Zellen nicht schädlich ist, aber es dennoch tief in das Gewebe eindringen kann, wodurch die Implantatfunktion visuell verfolgt werden kann.
In ihrer Studie bemerken die Forscher:
"Die Kybernetik hat gedanklich gesteuerte elektromechanische Mensch-Maschine-Schnittstellen entwickelt, mit denen Hirnaktivitäten gezielt bionische Prothesen steuern können, und Optogenetik hat elektromolekulare Maschinen-Mensch-Schnittstellen etabliert, die lichtgesteuerte therapeutische Interventionen durch Modulation von Gehirn-, Herz- und Genaktivitäten ermöglichen.
Durch die Kombination von Kybernetik und Optogenetik stellen wir nun die fehlende Verbindung her, die mentalen Zuständen wie Biofeedback, Konzentration und Meditation ermöglicht, die Transgenexpression in lebenden Zellen und Säugetieren direkt zu kontrollieren. "
Menschen kontrollierten Mäuse mit ihren Gedanken
Um die Methode zu testen, verwendeten die Forscher das Implantat in Zellkulturen und Mäusen, die von den Gedanken menschlicher Probanden gesteuert wurden.
Und um die Menge des freigesetzten Proteins zu kontrollieren, kategorisierten die Forscher die Menschen nach drei Zuständen: Bio-Feedback, Meditation und Konzentration.
Die Forscher fanden heraus, dass Testpersonen, die sich konzentrierten (die Minecraft am Computer spielten), in der Lage waren, durchschnittliche SEAP-Mengen im Blutkreislauf der Mäuse zu induzieren. Diejenigen, die völlig entspannt waren - in einem meditativen Zustand - induzierten sehr hohe SEAP-Mengen in den Mäusen.
In der Biofeedback-Gruppe konnten die Probanden - die das LED-Licht des Implantats in den Mäusekörpern beobachteten - das LED-Licht bewusst von den visuellen Rückkopplungshinweisen ein- oder ausschalten. Dies entsprach wiederum den unterschiedlichen Mengen an SEAP im Blutkreislauf der Mäuse.
Prof. Fussenegger beschreibt die Steuerung von Genen auf diese Weise als "komplett neu und [...] einzigartig in seiner Einfachheit". Er und sein Team hoffen, dass einhellig gesteuerte Implantate eines Tages bei neurologischen Erkrankungen, Rückenschmerzen und Epilepsie helfen können, indem sie Gehirnwellen frühzeitig erkennen und im Implantat auslösen und kontrollieren.
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