I ricercatori dell'ETH sviluppano un'interfaccia genetica controllata dal pensiero

Di recente abbiamo visto molti esperimenti interessanti con l'EEG. I ricercatori hanno utilizzato questi segnali cerebrali per pilotare un elicottero giocattolo , Fare una contrazione della coda di un topo , utilizzare un tablet e chiedere a un paraplegico che indossa un esoscheletro di calciare un pallone ai Mondiali (vedi Scadenze per la demo del controllo mentale dei Mondiali, Critici).

Ora Marc Folcher, Martin Fussenegger e i colleghi dell'ETH di Zurigo, in Svizzera, hanno fatto un ulteriore passo avanti. Hanno usato l'EEG per dare ai volontari umani il controllo diretto del cervello sull'attività delle cellule viventi, una tecnologia che chiamano la prima interfaccia mente-genetica al mondo.

Usando l'interfaccia progettata, il team dell'ETH ha mostrato che un volontario umano che indossava un cappuccio EEG poteva usare i suoi pensieri per innescare la produzione di una particolare proteina, chiamata SEAP, nelle cellule renali umane che crescono in una capsula di Petri. Poteva anche attivare i rifornimenti delle cellule che erano state impiantate sotto la pelle dei topi di laboratorio.

La ricerca è interessante perché mostra come potrebbero funzionare gli impianti cerebrali futuristici, scrivono Folcher e compagnia in questa settimana Comunicazioni sulla natura . Tali dispositivi, ipotizzano gli autori dell'ETH, potrebbero percepire i sentimenti di dolore di una persona (o forse un attacco epilettico in arrivo) e quindi attivare automaticamente le cellule cerebrali per pompare un utile farmaco biotecnologico.

Per costruire la propria interfaccia, il team dell'ETH ha combinato tre tecnologie, ognuna delle quali è eccitante di per sé: interfacce cervello-computer, biologia sintetica e optogenetica.

In primo luogo, hanno ingegnerizzato le cellule renali con il DNA batterico, creando ciò che i biologi sintetici amano chiamare un interruttore genetico, una serie di geni che, insieme, lavorano per attivare la produzione di una particolare proteina, in questo caso SEAP.

Per attivare questo interruttore in posizione on, la banda dell'ETH ha utilizzato l'optogenetica, aggiungendo un gene dal batterio viola Rhodobacter sphaeroides che produce una molecola fotosensibile. Ora, quando hanno usato una luce a LED per illuminare le loro cellule con un po' di luce nel vicino infrarosso, l'interruttore è scattato e hanno immediatamente iniziato a realizzare SEAP.

Fin qui tutto bene. Ma per completare la loro acrobazia cibernetica, gli scienziati hanno fatto indossare ai volontari dei cappucci EEG, un panno ricoperto di elettrodi che capta le onde elettriche dal cervello. Queste onde possono essere approssimativamente controllate da una persona se si concentra. Di per sé, l'EEG non è una novità: ecco un video di John Lennon dei Beatles che usava l'EEG per controllare uno strumento musicale negli anni '70.

Ma il team dell'ETH voleva essere il primo a trasformare i pensieri umani in impulsi elettrici, poi in luce e infine in proteine. Lo hanno fatto facendo in modo che i volontari usassero le loro onde cerebrali per accendere la luce LED, attivando così le cellule per produrre la proteina SEAP. In sintesi, affermano Folcher e compagnia, abbiamo progettato un'interfaccia mente-genetica che utilizza le onde cerebrali per controllare a distanza la trascrizione del gene bersaglio in modalità wireless.

Potresti chiedere qual è il punto. Una risposta è che molti scienziati in questo momento sono interessati agli impianti cerebrali di prossima generazione. Sperano di migliorare la stimolazione cerebrale profonda, una tecnologia medica ampiamente utilizzata per fermare i tremori del morbo di Parkinson. Questi impianti cerebrali fermano i tremori utilizzando un filo posizionato in una regione del cervello chiamata talamo. Il paziente lo accende e riceve una corrente di elettricità abbastanza forte, che fa cessare immediatamente i tremori. È una tecnologia che fa miracoli, anche se nessuno è sicuro di come funzioni.

Il lavoro sugli impianti di domani è già iniziato e questi potrebbero funzionare proprio come prevede il team dell'ETH. Ad esempio, la Michael J. Fox Foundation for Parksinson's Research ha finanziato la ricerca su come sostituire gli elettrodi negli stimolatori del cervello profondo con fibre ottiche. Invece di scosse elettriche, invierebbe impulsi di luce per controllare i neuroni che non funzionano correttamente nel Parkinson.

Altrettanto importante per gli impianti di nuova generazione è l'idea del controllo cerebrale diretto. Invece di dover accendere il dispositivo manualmente, un cosiddetto sistema ad anello aperto, il paziente ha l'obiettivo di chiudere il circuito con un impianto in grado di leggere i segnali cerebrali e sapere quando inizia un tremore. In questo modo, l'impianto reagisce automaticamente quando è necessario il trattamento.

Ciò significa che la pazza interfaccia mente-DNA del team ETH non è poi così pazza.

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