Die Idee, Licht zur Steuerung von Neuronen zu nutzen, hat in den letzten Jahren zahlreiche Forschungswege eröffnet. Dieses Konzept der Optogenetik könnte Experten helfen, die komplexen Mechanismen hinter Krankheiten wie Parkinson und Alzheimer zu verstehen. Obwohl die Optogenetik noch nicht am Menschen getestet wurde, haben Forscher der Universität Stanford mit Mäusen gearbeitet und deren Bewegungen mithilfe von Geräten verändert, die auf der drahtlosen Energieübertragung basieren.
Was ist Optogenetik?
Stellen Sie sich eine Maus vor, der man befehlen kann, im Kreis zu laufen. Ohne ausreichende Details könnte man das als eine Art Gedankenkontrolle interpretieren, aber wenn wir genauer sein wollen, wäre der korrekte Ausdruck neuronale Kontrolle. Um diese Kontrolle auszuüben, ist eine Gehirn-Schnittstelle nötig, deren Hauptressource Licht ist. Durch Licht können Wissenschaftler spezifische neuronale Schaltkreise aktivieren und die Auswirkungen sowohl auf das Verhalten als auch auf die allgemeine Biologie der Maus untersuchen. Das bringt uns in den Bereich der Optogenetik, aber es gibt weitere Details zu bedenken.
Drahtlose Energieübertragung
Licht ins Gehirn zu bringen ist nicht gerade einfach, und da ist auch die stets präsente Frage der Energie. Frühere Entwicklungen benötigten externe Batterien, aber die Universität Stanford verfolgte einen anderen Ansatz. Im Kern geht es um die drahtlose Energieübertragung, die wir von vielen Mobilgeräten mit kabellosen Ladegeräten kennen. Diese Energie in Form von Funkwellen stammt aus einer Resonanzkammer am Boden des Käfigs. Die Kammer wurde auf Basis der Körpermaße einer Maus konstruiert, sodass die Maus jedes Mal, wenn sie das obere Gitter berührte, zu einer Antenne wurde.
Ein Algenprotein als Schlüssel
Mit dieser Technik gelang es den Wissenschaftlern, die Bewegung und die soziale Interaktion der Maus zu erhalten, ohne die Fähigkeit zur Befehlsausgabe zu beeinträchtigen. Wie genau machen sie das? Mit Hilfe einer einzelligen Grünalge (Chlamydomonas reinhardtii), die dank eines speziellen Proteins zu Lichtquellen schwimmen kann. Das mit diesem Protein assoziierte Gen wird in die DNA der Neuronen im Gehirn der Maus eingefügt, wodurch deren „Fernbedienung“ ermöglicht wird. Ich betone, dass es noch viel Zeit und Arbeit braucht, um so etwas am Menschen zu testen, aber das Potenzial ist enorm.
