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Geistesblitze: Ultraschallgesteuert

Forschern vom Salk Institute in La Jolla (USA) ist es gelungen, einzelne Hirnzellen mit Hilfe von Ultraschallwellen zu aktivieren. Mit der "Sonogenetik" getauften Technik gelang es, das Verhalten von Fadenwürmern zu manipulieren. Für ihren Versuch platzierte das Team um Sreekanth Chalasani die Tiere in einer Petrischale und versenkte diese zum Teil in einem Wasserbad. Um die Würmer für die Ultraschallwellen zu sensibilisieren, umgaben die Wissenschaftler sie außerdem mit Mikrobläschen, die den Effekt der Wellen verstärkten. Sendeten sie nun einen kurzen Ultraschallimpuls mit niedriger Schallintensität aus, bewegten sich die Würmer plötzlich rückwärts.

Dafür sind offenbar spezielle Ionenkanäle verantwortlich, die bei dem Wurm in der Membran mancher sensorischer Neurone sitzen. Die dehnungsempfindlichen TRP-4-Kanäle werden durch die Schall­wellen geöffnet und bringen die Zelle so dazu, wie auf Kommando zu feuern. Anschließend ließen die Forscher mit gentechnischen Methoden auch andere Neurone, die ebenfalls für den "Rückwärtsgang" verantwortlich sind, TRP-4-Kanäle ausbilden. Die Fadenwürmer machten nun noch häufiger kehrt, sobald ein Ultraschallimpuls angelegt wurde.

Mit Hilfe der sensitiven Ionenkanäle umgingen die Forscher dabei ein Problem, das Ultraschall für die gezielte Hirnstimulation bisher ungeeignet machte: Die Wellen lassen sich nicht exakt genug fokussieren, um ganz bestimmte Zellen anzuregen. In früheren Versuchen gelang es zwar, das menschliche Hirn mit Ultraschallwellen zu stimulieren. Man konnte so jedoch nur grobe Regionen im Gehirn ansteuern.

Als Nächstes wollen die Forscher testen, ob ihr Verfahren auch bei Mäusen funktioniert. Möglicherweise lassen sich bei ihnen auch noch andere Ionenkanäle finden, die für die Wellen empfänglich sind.

Nat. Comm. 6, 8264, 2015

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