پژوهشگران با استفاده از میدان‌های مغناطیسی یک روش از راه دور و غیرتهاجمی برای کنترل اعصاب مغز ساخته‌اند. این فناوری راهی را برای فهم بهتر عملکرد مغز و، احتمالاً، درمان‌هایی جدید برای اختلال‌ها می‌گشاید.

در یک پژوهش تازه، پژوهشگران انستیتوی علوم پایه و دانشگاه یونسی در کره جنوبی یک فناوری ساخته خودشان را امتحان کردند که از راه دور و به‌صورت دقیق بخش‌های خاص مغز را با کمک میدان‌های مغناطیسی دستکاری می‌کند.

این اولین بار در دنیا است که نواحی خاص مغز با استفاده از میدان‌های مغناطیسی کنترل می‌شوند. دانشمندان کره‌ای امیدوارند که این فناوری به‌طور گسترده در پژوهش‌ها مورد استفاده قرار بگیرد؛ از جمله در حوزه‌های عملکردهای مغز، شبکه‌های عصبی مصنوعی پیچیده، فناوری‌های رابط مغز-کامپیوتر دوطرفه، و درمان‌های جدید برای اختلالات عصبی.

این فناوری پیشرفته Nano-MIND نام دارد که قسمت MIND آن مخفف «رابط الکترومغناطیسی برای نورودینامیکس» (Magnetogenetic Interface for NeuroDynamics) است. این فناوری، برخلاف روش اپتوژنتیک، به مگنتوژنتیک متکی است که یک تکنیک بی‌سیم و با قابلیت کنترل از راه دور به‌شمار می‌رود. در روش اپتوژنتیک، عصب‌ها با نور و محرک‌های الکتریکی در اعماق مغز تحریک می‌شوند. اپتوژنتیک در درمان بیماری پارکینسون کاربرد دارد، اما نیازمند کاشت الکترودهای تهاجمی در مغز است.

کنترل مغز با میدان‌های مغناطیسی

فناوری Nano-MIND بر میدان‌های مغناطیسی و نانوذرات مغناطیسی‌شده متکی است. انواع خاصی از عصب‌ها به‌طور ژنتیکی دستکاری می‌شوند تا گیرنده‌هایی مغناطیسی تولید کنند که موجب جذب نانوذره‌های مغناطیسی‌شده روی سطح عصب‌ها می‌شوند. وقتی این ذرات مغناطیسی در واکنش به میدان‌های مغناطیسی دروانی خارجی با قدرت بسیار کم به پیچ‌وتاب درمی‌آیند، عصب‌ها فعال می‌شوند.

پژوهشگران Nano-MIND را روی موش‌های آزاد امتحان کردند تا ببینند توانایی تغییر رفتار اجتماعی و تغذیه آن‌ها را دارد یا نه.

در یک آزمایش، آن‌ها گیرنده‌های بازدارنده GABA را در عصب‌های ناحیه پره‌اپتیک میانی در هیپوتالاموس فعال کردند. این ناحیه نقشی محوری در فرزندپروری دارد. وقتی این عصب‌ها در موش‌های ماده غیرمادر فعال شدند، رفتار پرورشی (نزدیک شدن و گرفتن توله‌های موش) افزایش یافت و زمان مراقبت از توله‌ها چهار برابر شد. از طرف دیگر، موش‌های گروه کنترل علاقه‌ای به توله‌ها نشان نمی‌دادند.

در یک آزمایش دیگر، پژوهشگران مدارهایی را در هیپوتالاموس جانبی هدفگیری کردند؛ ناحیه‌ای مربوط به تنظیم بسیاری از فرایندهای فیزیولوژیکی، از جمله تغذیه. فعال کردن عصب‌های بازدارنده در این ناحیه منجر به افزایش ۱۰۰ درصدی اشتها و رفتار تغذیه‌ای شد. در حالی که فعال کردن عصب‌های تحریک‌کننده، اشتها و رفتار تغذیه‌ای را بیش از ۵۰ درصد کاهش داد.

پژوهشگران می‌گویند که این آزمایش‌ها نشان می‌دهند که فناوری Nano-MIND می‌تواند اعصاب و مدارهایی منتخب را برای تنظیم عملکردهای مغز دستکاری کند. این راه را برای پیشرفت‌هایی در علوم اعصاب و کاربردهای درمانی باز می‌کند. آن‌ها نتایج مطالعات خود را در ژورنال Nature Nanotechnology منتشر کرده‌اند.