Araştırmacılar düşüncelerimizle kontrol edilebilecek bir gen ağı inşa etmeyi başardılar. Biliminsanları düşünceye özel beyin dalgalarının, genlerin gen tanımlanmasında(gen ekspresyonu) yani protein üretimi aşamasındaki iletişimini kontrol etmesini sağlayan tuhaf alışılmadık bir gen regülasyonu geliştirdiler. Bu buluşun ilham kaynağı, beyin dalgası seçerek bir topu engelli bir alanda yönlendirerek oynanan bir oyun.

"İlk kez, beyin dalgalarını kullanarak ve onları kablosuz bir şekilde bir gen ağına transfer ederek, gen ekspresyonu (protein üretimi) düşünce doğrultusunda kontrol etmeyi ve düzenlemeyi başarabildik. Gen ekspresyonu kontrolü hele ki bunu düşünce gücüyle yapmak neredeyse on yıldır kovaladığımız bir hayaldi" diyor çalışma ekibinin başı, Basel'deki Biyosistemler Bölümü'nde Biyoteknoloji ve Biyomühendislik Profesörü olan Martin Fussenegger.

Yeni düşünce-kontrollü gen regülasyonu için ilham kaynağı olan oyun Mindflex tarafından yapıldı. Bu oyunda oyuncu özel olarak tasarlanmış üzerinde sensör bulunan bir headseti giyerek, alın tarafından beyin dalgalarını kaydediyor. Girdisi yapılmış bir elektroensefalogram (EEG), oyun bölgesine transfer ediliyor. EEG de küçük bir topu engelli bir alanda doğru yönlendirmeyi sağlayan bir fanı kontrol ediyor.

Kablosuz Geçiş

Nature Communications'da yayınlanan Basel'li biyomühendislerin yaptığı sistem, aynı zamanda kulaklıklı EEG'yi kullanıyor. Kaydedilen beyin dalgaları analiz edildi ve kablosuz bir şekilde Bluetooth ile kontrol birimine aktarıldı, ki bu da elektromanyetik alan üreten alan jeneratörünü kontrol ediyor. Sonunda indüksiyon akımı alan bir implant oluşmuş oluyor.

Bir ışık kümesi direk implanta nüfuz ediyor: infrared ışığa yakın bir dalgaboyunda ışık yayan bir LED lamba açılıyor ve genetiği değiştirilmiş hücrelerin bulunduğu bir hücre kültürünü aydınlatıyor.

Düşünceler Protein Miktarını Kontrol Ediyor

İmplant öncelikle hücre kültürlerinde ve farelerde denendi ve çok sayıda denek tarafından düşünceyle kontrolü de sağlandı.Araştırmacılar implantın hücre kültüründen farenin kanına geçen kolay saptanan bir insan-model protein kullandılar.

Salgılanan proteinin miktarını kontrol için, denekler aklın üç fazına göre kategorize edildi: bio-feedback, meditasyon ve konsantrasyon.  Bigisayarda Minecraft oynayan denekler, (konsantrasyon aşaması), fare kanındaki SEAP proteini seviyesini ortalamada tuttu. Tamamen rahatladıklarında (meditasyon fazı), araştırmacılar çok yüksek seviyede SEAP kaydettiler. Araştırmacılar bio-feedback fazı için, LED ışıkla uyarılan fare vücudundaki implantı gözlemlediler ve bilinçli bir şekilde görsel feedback için LED ışığı açıp kapattılar. Sonucunda tamamen,fare kanındaki SEAP proteininde değişen miktarlar gözlemlendi ve kaydedildi.

Yeni Işığa Duyarlı Gen Yapı

"Genleri kontrol etmek tamamen yeni ve kolaylığı açısından da tek" diye açıklıyor Fussenegger. İnfrarede yakın ışığa tepki veren ışığa duyarlı optogenetik modülü de özel bir gelişme olarak duyurdu. Işık genetik olarak değiştirilmiş ışığa duyarlı bir protein üzerine vuruyor ve yapay bir sinyal yolunu tetikliyor, ve SEAP proteininin üretilmesini sağlıyor. Kızılötesine yakın bir ışık kullanılmasının sebebi genelde insan hücrelerine çok zararı olmaması, ve dokunun içine nüfuz ederek implantın görsel olarak izlenmesini kolaylaştırması.

Sistem insan-fare sisteminde ve insan hücre kültüründe verimli ve etkili bir şekilde çalışıyor. Fussenegger'e göre düşünce kontrollü implantlar, erken safhada belirli beyin dalgalarını tanımlayıp doğru zamanda etken maddelerin üretimini tetikleyerek kronik baş ağrısı, sırt ağrısı ve epilepsi gibi nörolojik hastalıklar ile savaşabilecek.

---

Referans: Marc Folcher, Sabine Oesterle, Katharina Zwicky, Thushara Thekkottil, Julie Heymoz, Muriel Hohmann, Matthias Christen, Marie Daoud El-Baba, Peter Buchmann, Martin Fussenegger. Mind-controlled transgene expression by a wireless-powered optogenetic designer cell implant. Nature Communications, 2014; 5: 5392 DOI: 10.1038/ncomms6392

---