Tế bào thần kinh não sâu mang vai trò rất quan trọng. Đối với cơ thể của con người với môi trường bên ngoài. Chúng mang nhiệm vụ nhận và truyền đạt thông tin. Từ tất cả các bộ phận trên cơ thể chúng ta. Thông qua các tín hiệu cơ học, điện nhiệt và hóa học. Các tế bào thần kinh não sâu đã phối hợp nhịp nhàng. Để tạo ra các hoạt động cần thiết cho sự sống. Từ đó, chúng quyết định tất cả các phản ứng của cơ thể. Và thay đổi trạng thái của các cơ quan tong cơ thể (ví dụ như thay đổi huyết áp). Đồng thời hệ thần kinh não sâu cũng cho phép chúng ta suy nghĩ. Và ghi nhớ tất cả những gì đang diễn ra. Vì hệ thần kinh cần có một mạng lưới tinh vi, hiện đại hơn. Đó là sự liên kết không hè đơn giản giữa các tế bào thần kinh não sâu.
Công trình “Kỹ thuật Di truyền nhiệt sóng siêu âm”
Hong Chen, trợ lý giáo sư kỹ thuật y sinh tại Trường Kỹ thuật McKelvey. Và về ung thư bức xạ tại Trường Y, dẫn đầu nhóm nghiên cứu. Họ là những người đầu tiên cung cấp bằng chứng trực tiếp. Cho thấy sự kích hoạt không xâm lấn, loại tế bào cụ thể của tế bào thần kinh trong não. Của động vật có vú bằng cách kết hợp hiệu ứng sưởi ấm. Do sóng siêu âm và kỹ thuật di truyền. Mà họ đã đặt tên là kỹ thuật Di truyền nhiệt sóng siêu âm (sonothermogenetics). Và kỹ thuật di truyền có thể kiểm soát mạnh mẽ hành vi. Bằng cách kích thích một mục tiêu cụ thể nằm sâu trong não.
Kết quả của ba năm nghiên cứu, được tài trợ một phần bởi Sáng kiến BRAIN của Viện Y tế Quốc gia. Đã được công bố trực tuyến trên tạp chí Brain Stimulation ngày 11 tháng 5 năm 2021.
Chen cho biết: “Công trình của chúng tôi đã cung cấp bằng chứng. Cho thấy việc sử dụng kỹ thuật Di truyền nhiệt sóng siêu âm đã tạo ra phản ứng hành vi ở những con chuột di chuyển tự do trong khi nhắm mục tiêu vào vùng não sâu. Kỹ thuật Di truyền nhiệt sóng siêu âm thay đổi cách tiếp cận của chúng tôi đối với nghiên cứu khoa học thần kinh và khám phá ra các phương pháp mới để hiểu và điều trị các rối loạn não bộ ở người.”
Tế bào thần kinh là gì?
Tế bào thần kinh còn được gọi là nơ-ron (là neurone theo tiếng Pháp) là những tế bào có chức năng truyền dẫn các xung điện. Nơ-ron là đơn vị cơ bản cấu thành hệ thống thần kinh và được coi là phần quan trọng nhất của não bộ. Cụ thể, thân và các sợi nhánh của nơ-ron tạo thành chất xám. Sợi trục (nếu đi chung với nhau thành bó được gọi là dây thần kinh) cấu thành chất trắng trong não.
Nơ-ron là những tế bào dài nhất trong cơ thể, được biệt hóa cao độ nên mất trung thể và khả năng phân chia. Tuy vậy, nơ-ron có khả năng tái sinh phần cuối sợi trục nếu bị tổn thương. Ước tính có khoảng 100 tỷ nơ-ron thần kinh trong não người. Vậy tế bào thần kinh chiếm bao nhiêu phần trăm tế bào não? Dù có số lượng rất lớn nhưng các nơ-ron thần kinh chỉ chiếm 10% tổng số tế bào não. 90% còn lại là các tế bào thần kinh đệm – chiếm khoảng 50% khối lượng toàn bộ não.
Thử nghiệm với mô hình thần kinh chuột
Sử dụng mô hình chuột, Chen và nhóm nghiên cứu bằng kỹ thuật gen. Đã chuyển một cấu trúc virus chứa các kênh ion TRPV1. Tới các tế bào thần kinh được chọn lọc về mặt di truyền. Sau đó, họ truyền một luồng nhiệt nhỏ thông qua sóng siêu âm hội tụ cường độ thấp. Đến các tế bào thần kinh được chọn trong não thông qua một thiết bị đeo được. Hơi nóng, chỉ ấm hơn vài độ so với nhiệt độ cơ thể. Đã kích hoạt kênh ion TRPV1, hoạt động như một công tắc để bật hoặc tắt các tế bào thần kinh.
Yaoheng Yang, tác giả đầu tiên của bài báo cho biết: “Chúng tôi có thể di chuyển thiết bị siêu âm đeo trên đầu của những con chuột. Đang di chuyển tự do để nhắm vào các vị trí khác nhau trong toàn bộ não. Bởi vì nó không xâm lấn. Kỹ thuật này có tiềm năng được nhân rộng cho các loài động vật lớn. Và trong tương lai có khả năng là con người.”
Công trình được công bố vào năm 2016
Công trình xây dựng dựa trên nghiên cứu được thực hiện trong phòng thí nghiệm. Đã được công bố trên tạp chí Scientific Reports vào năm 2016. Lần đầu tiên nhóm nghiên cứu khoa học phát hiện ra rằng chỉ riêng sóng siêu âm. Có thể ảnh hưởng đến hoạt động của kênh ion. Và có thể dẫn đến những cách mới. Và không xâm lấn để kiểm soát hoạt động của các tế bào cụ thể.
Trong nghiên cứu của mình, họ phát hiện ra rằng sóng siêu âm hội tụ đã điều chỉnh dòng điện chạy qua các kênh ion trung bình lên đến 23%, tùy thuộc vào kênh và cường độ kích thích. Sau công trình nghiên cứu này, các nhà nghiên cứu đã tìm thấy gần 10 kênh ion có khả năng này, nhưng tất cả chúng đều nhạy cảm cơ học, không nhạy cảm nhiệt.
Công trình hứa hẹn sẽ khắc phụ được những hạn chế
Công trình cũng xây dựng dựa trên khái niệm kỹ thuật di truyền quang học, sự kết hợp giữa biểu hiện có mục tiêu của các kênh ion nhạy cảm với ánh sáng và sự phân phối ánh sáng chính xác để kích thích các tế bào thần kinh nằm sâu trong não. Trong khi kỹ thuật di truyền quang học đã giúp tăng cường khám phá các mạch thần kinh mới, nó bị hạn chế về độ sâu thâm nhập do hiện tượng tán xạ ánh sáng và việc cần phải phẫu thuật cấy ghép các sợi quang học.
Chen cho biết, kỹ thuật di truyền nhiệt sóng siêu âm hứa hẹn sẽ cho phép nhắm mục tiêu vào bất kỳ vị trí nào trong não chuột với độ phân giải quy mô milimet mà không gây ra bất kỳ tổn thương nào cho não. Cô và nhóm cũng sẽ tiếp tục tối ưu hóa kỹ thuật và xác nhận thêm các phát hiện của họ.
