Auf Kommando Nervenzellen an- und abzuschalten, ist üblicherweise Sache der Optogenetik. Dabei sorgt ein Lichtblitz dafür, dass speziell präparierte Zellen tief im Gehirn zu feuern beginnen. So lassen sich Hirnvorgänge im Detail untersuchen. Nun haben Wissenschaftler ein ähnliches Verfahren entwickelt, bei dem ein Magnetfeld die Zellen stimuliert. Sie müssen den Neuronen dafür ein spezielles Gen verabreichen.

Von diesem Verfahren berichtet das Team um Ali Güler von der University of Virginia in Charlottesville jetzt im Journal "Nature Neuroscience". Der Vorteil gegenüber den bewährten optogenetischen Ansätzen besteht darin, dass kein Glasfaserkabel ins Hirn des Tiers verlegt werden muss. Die Magnetfelder durchdringen selbst dickes Körpergewebe. Der Nachteil beider Ansätze liegt im gentechnischen Eingriff, durch den der Bauplan für das Schaltermolekül ins Gehirn eingebracht wird. Er steht einer Anwendung beim Menschen bislang weitgehend entgegen.

Ihr Designer-Gen tauften Güler und Kollegen auf den Namen Magneto, nach dem gleichnamigen Comic-Helden. Es besteht aus zwei Teilen, die jeder für sich in der Natur vorkommen: einem dehnungsempfindlichen Membrankanal (TRPV4), der Ionen ins Zellinnere eindringen lässt, sobald er sich öffnet, und dem paramagnetischen Molekül Ferritin, das auf Magnetfelder reagiert. Die Wissenschaftler koppelten diese beiden Elemente aneinander und sorgten mit weiteren Tricks dafür, dass die Zielzellen das Konglomerat in ihre Zellmembran einbauen. Liegt ein Magnetfeld an, dehnt das Ferritin den Kanal und initiiert damit ein so genanntes Aktionspotenzial – das Neuron feuert.

Ob ihr "Magneto"-Schalter hält, was er verspricht, testeten Güler und Team unter anderem an Mäusen, denen sie das Gen in einen Teil des Belohnungssystems einpflanzten. Dann erzeugten sie in einer abgetrennten Kammer im Käfig der Tiere ein Magnetfeld. Mit der Zeit empfanden die Mäuse diesen Bereich als besonders attraktiv, denn immer wenn sie dort vorbeiliefen, sendete ihnen ihr manipuliertes Belohnungssystem ein bestärkendes Signal. Schalteten die Forscher das Magnetfeld ab, verlor die Kammer ihren Reiz.