İnsan beyni büyük oranda bir kara kutu olarak tanımlanabilir. Hızlı hareket eden elektrik sinyalleri ağının nasıl düşünceye, harekete ve hastalığa dönüştüğü bugüne kadar çözülememiştir. Araştırmacılar elektrik ile nöronlar arasındaki elektrik sinyalizasyonunu manipüle etmek için kesin, kolay bir yol buldular.
Chicago Üniversitesi’nden yeni bir araştırma çalışması ile, bu elektrik sinyallerini sağlamak için hafif, ışıkla çalışan tellerin silikondan nasıl modifiye edilebileceği açıklandı. Nature Nanotechnology Dergisi‘nde yayınlanan çalışma, bu konuya ışık tutacak yeni bir yol sunuyor. Belki de gelecekte tedavi şekli olarak kullanılabilir.
On yıl önce bilim dünyası, nöral aktiviteyi ışıkla manipüle edecek olan ve optogenetik olarak adlandırılan bir teknik ile tanıştı. Bu teknik bir hedef hücreye ışığa tepki verecek bir gen eklenmesi ile gerçekleşiyor. Sonra nöronların modüle edilmesinin diğer yollarının da kullanımı öneriliyor. Bulunan bu yöntem mükemmel bir alternatif yol olarak kullanılabilecek.
Asst liderliğindeki bir ekip Bozhi Tian ile daha önce güneş pilleri için tasarlanmış ufak teller inşa etti. Bu nanoteller o kadar küçük ki yüzlerce kişi bir kağıt yaprağının yanına oturabilir ve onları iletişim kurmaya çalıştıkları hücrelerin parçaları ile aynı ölçeğe koyabilir.
Bu nanoteller, ışığa maruz kaldıklarında küçük bir elektrik akımı oluşturmak için iki tür silikayı birleştiriyor. Telin yüzeyine özel bir işlem ile dağılan altın, elektrokimyasal reaksiyonları teşvik etmek için bir katalizör görevi görüyor.
Tian “Tel yerleştirildiğinde ve aydınlandığında, hücrenin içi ve dışı arasındaki voltaj farkı biraz azaltılır, bu da nöronun komşu hücrelere bir elektrik sinyali gönderen bariyerini düşürür” dedi.
Ekip, bu yaklaşımı bir laboratuvarda yetişen fare nöronlarıyla test etti ve nöronların bu elektrik sinyallerini tetikleyebileceğini gördü.
Araştırmanın ilk yazarı olan Ramya Parameswaran, “Altın ve silikonun biyolojik olarak uyumlu malzemeler olması güzel bir şey. Ayrıca, vücuda enjekte edildikten sonra, bu boyuttaki yapılar birkaç ay içinde doğal olarak kaybolur. Bu temel bir yaklaşım olsa da çok umut verici” dedi.
Araştırmacılar hayvanların sistemini test etmeyi planlıyorlar. Bu da, elektrik sinyallerinin beyinde nasıl çalıştığını anlamalarına ve Parkinson hastalığı veya psikiyatrik bozukluklar gibi sorunları çözmelerine yardımcı olabilir.
Araştırmanın diğer yazarları Francisco Bezanilla, Lillian Eichelberger Cannon Biyokimya ve Moleküler Biyoloji Profesörü; Erin Adams, Joseph Regenstein Biyokimya ve Moleküler Biyoloji Profesörü; lisans öğrencileri John Zimmerman , Kelliann Koehler, Yuanwen Jiang ve Andrew Phillips; doktora sonrası araştırmacılar Jaeseok Yi ve João Carvalho-de-Souza; ve lisans öğrencisi Michael Burke.