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Ultraschall kann helfen, das Gehirn zu kontrollieren
Zuletzt überprüft: 02.07.2025
In einer der bekanntesten wissenschaftlichen Publikationen erschien ein Artikel eines Wissenschaftlerteams über ihre neue Arbeit – den Spezialisten gelang es, die Aktionen von Spulwürmern mit einem speziellen Gen zu kontrollieren, indem sie diese mit Ultraschall beeinflussten.
Der Leiter der Forschungsgruppe, Stuart Ibsen aus Kalifornien, erklärte, dass niederfrequente Ultraschallwellen, die sich im Körper ausbreiten, fast nicht gestreut werden, was sie von Licht unterscheidet. Diese Eigenschaft kann beispielsweise bei der Stimulation tiefer Hirnareale nützlich sein.
Ibsens Team konnte die Aktionen der transgenen Spulwürmer mithilfe von Ultraschallwellen und Luftblasen steuern, die im die Würmer umgebenden Kulturmedium vorhanden waren.
Wissenschaftler haben das Genom von Spulwürmern so verändert, dass ihre Nervenzellen auf Ultraschallsignale reagieren. Dies gelang ihnen durch die Einschleusung des TRP-4-Gens in die DNA der Würmer. Dieses spezielle Gen enthält eine Art „Leitfaden“ für den Aufbau von Molekülen eines ungewöhnlichen Proteins auf der Oberfläche von Neuronen. Dieses Protein ist für die Ultraschallwahrnehmung der Spulwürmer verantwortlich und ermöglicht ihnen die Steuerung ihrer Aktionen. Solche Proteine dienen als eine Art Kanal, durch den bestimmte Ionen strömen (bei Würmern öffnen sich die Ionenkanäle für Kalzium), was die Aktivität der Gehirnzellen anregt.
Trifft Ultraschall auf Proteinmoleküle, öffnet sich ein Kanal und die Zelle sendet einen elektrischen Impuls aus. Dadurch konnten Wissenschaftler nicht nur die Arbeit einzelner Zellen, sondern auch des gesamten Gehirns von Würmern kontrollieren. Neben Ultraschall halfen auch Luftblasen, die mit einer speziellen Fettschicht und Farbe überzogen waren, das Verhalten der Würmer zu beeinflussen. Solche Blasen aktivierten bestimmte Neuronen. Durch die Ultraschallbestrahlung zwangen die Wissenschaftler den Wurm, sich in die entgegengesetzte Richtung zu bewegen, sich in einem spitzen Winkel zu drehen oder sich überhaupt nicht zu drehen.
Diese Methode zur Steuerung der Gehirnfunktion wird Sonogenetik genannt und kann derzeit nur bei Würmern angewendet werden. Wissenschaftlern zufolge ist es jedoch durchaus möglich, diese Methode nicht nur auf andere Tiere, sondern auch auf den Menschen zu übertragen, obwohl auf dem Weg dorthin viele Schwierigkeiten bestehen.
Damit die Methode funktioniert, ist es notwendig, das TRP-4-Gen in bestimmte Körperzellen und Luftblasen in den Blutkreislauf einzuführen. Experten gehen davon aus, dass ein solch einzigartiges System Menschen mit Hirnerkrankungen wie Epilepsie helfen wird.
Nun müssen Wissenschaftler prüfen, ob die Methode auch bei Säugetieren funktioniert. Ibsens Forschungsgruppe hat bereits mit der Erforschung von Nagetieren begonnen. Sollten die Experimente erfolgreich sein, könnte die Sonogenetik für den Menschen adaptiert werden. Experten sind zuversichtlich, Methoden zur berührungslosen Zellsteuerung zu finden.
Übrigens wurde Ultraschall von Wissenschaftlern bereits zur Stimulation des Gehirns und sogar zur Behandlung einiger Krankheiten eingesetzt, doch Ibsens Gruppe war die erste, der es gelang, einzelne Zellen mit Ultraschallwellen zu aktivieren.