Magnetfeldern zur drahtlosen Hirnbeeinflussung
Es ist Zeit für einen Shake-up. Es ist ein neuer Weg, um ein Gehirn zu stimulieren mit kleinen vibrierenden Partikeln, und es wurde von den Proteinen, die uns stark gewürzte Speisen schmecken lassen inspiriert.
Die Technik ist eine Drehung auf die Tiefenhirnstimulation, die Klebeelektroden ins Gehirn handelt, um eine schnelle Impulse des schwachen Stroms zu liefern. Eine solche Stimulation hat Versprechen für die Behandlung einer Reihe von Erkrankungen wie Parkinson, Alzheimer-Krankheit, Zwangsstörung und Depression gezeigt. Aber die Notwendigkeit, jemandes Kopf zu Implantatelektroden eröffnen hat es eine weniger als Behandlungsoption ansprechend.
Polina Anikeeva, Materialwissenschaftler am Massachusetts Institute of Technology in Cambridge, wollte die Elektroden aus dem Bild zu machen und gleichzeitig soll die tiefe Hirnstimulation besser auf spezifische Hirnareale.
Die Chili-Schalter
Unser Nervensystem ist mit zellulären Rezeptoren, genannt TRPV1-Rezeptoren, die empfindlich auf Hitze und Schmerzen sind verstreut. Anikeeva fragte sich, ob etwas anderes könnte zu feuern diese Rezeptoren verwendet werden.
„Stellen Sie sich vor dem Essen eine Paprika und immer das Gefühl von Brennen auf der Zunge“, sagt Anikeeva. „Es ist das gleiche Gefühl, du würdest, indem Sie Ihre Zunge auf einer heißen Oberfläche und das gleiche Protein zu erhalten, ist für diese Empfindung verantwortlich.“
So anstelle von Elektroden, ihrem Team injiziert magnetischer Nanopartikel in einer bestimmten Region im Gehirn von drei Mäusen. Sie gezappt dann der Mäuse Gehirn mit geringen Radiofrequenzfeldern.
Die Felder wurden zuerst in eine Richtung, dann noch angelegt, wodurch die Nanopartikel Wärme abgeben als sie versuchten, mit dem Feld neu ausrichten. Diese Wärme wird dann durch die TRPV1-Rezeptoren hob auf dem nahe gelegenen Nervenzellen – dass sie zu feuern und geben elektrische Signale um.
Wireless-Stimulation
Einen Monat später waren die Nanopartikel noch in der Lage, um das Gehirn zu stimulieren. Das Team ist nun die Überwachung der Mäuse, um zu sehen, wie lange die Auswirkungen könnte dauern und wie sicher die Technik ist langfristig. Die Nanopartikel sind bereits für die Verwendung beim Menschen während der MRI Bildgebung und Behandlung von Krebs geeignet, beispiels. „Bisher gab es keine Nebenwirkungen“, sagt sie.
Schließlich könnte das Team in der Lage, weiter zu verfeinern das Verfahren durch die Injektion von verschiedenen Teilchen in Regionen des Gehirns sein. Jedes Teilchen auf eine separate Amplitude und Frequenz des Magnetfeldes Schwingung reagieren. Das wäre jemand erlauben, erste stimulieren eine Hirnregion, dann schalten Sie die Einstellungen zu einem anderen zu stimulieren, und erkunden Sie die Auswirkungen.
Die Möglichkeiten sind spannend, sagt Ludvic Zrinzo am University College London Institute of Neurology. Allerdings ist er skeptisch, dass die Technik konnte die tiefe Hirnstimulation Therapien zu ersetzen – immerhin Injektion Partikel in das Gehirn ist immer noch eine invasive Behandlung, sagt er.
„Tiefe Hirnstimulation ist eine sehr einfache Methode“, sagt Zrinzo. „Wenn Sie versuchen, zu übersetzen und die Dinge in die klinische Praxis, manchmal ist es die einfachen Dinge, die am besten zu arbeiten.“
Hochfrequenz und Zellfunktionen Magnetfelder stören die Eisenaufnahme
Ferritin ist ein Protein, das für die Speicherung von Eisen in den Zellen benötigt wird. Wenn hochfrequente Felder auf diese Proteine einwirken, verändern sich dessen Eigenschaften und die Funktionsfähigkeit wird beeinträchtigt. Die Eisenaufnahme in die Käfige, die zur Speicherung dienen, wird signifikant vermindert.
Ferritin ist ein so genanntes Käfigprotein, das als Bestandteil bei Raumtemperatur super paramagnetisches Ferrihydritent hält. In einer im letzten Jahr veröffentlichten Arbeit hatten Céspedes und Mitarbeiter festgestellt, dass in den Ferritin-Nanopartikeln in den Zellen die Energie (nicht die Temperatur) erhöht und dadurch die Funktionsfähigkeit verändert wird, wenn Magnetfelder einwirken (s. Elektrosmog Report 9/2009).
Superparamagnetische Nanopartikel steigern ihre innere Energie, wenn sie hochfrequenten Magnetfeldern geringer Feldstärke ausgesetzt sind. Diese Energie übertragen sie auf den umgebenden Proteinkäfig, sodass der seine molekularen Eigenschaften und seine Funktion verändert.
Die Energieübertragung erfolgt über Molekül – Vibrationen bzw. die Brownschen Molekularbewegungen, die mit steigender Einwirkzeit des Feldes die Proteinfunktion verändern. Nach 2 Stunden der Exposition eines Feldes von 30 μT bei 1 MHz ist die Eiseneinlagerungsrate in den Käfig bei 20 %.
Die Experimente zeigen einen neuen Ansatz zur Erforschung der nicht-thermischen Wirkungen auf Lebewesen von elektroma-gnetischen Feldern auf molekularer Ebene. Das einwirkende Feld ist nicht stark genug, um die Struktur des Proteinkäfigs zu verändern, aber die eingetragene Energie kann die Molekularbewegungen beeinflussen.
Als nächster Schritt wurde in diesem Experiment überprüft, ob diese Energieübertragung auf das Käfigprotein stark genug ist, um dessen Funktion zu verändern.
Die biologische Funktion des Käfigproteins Ferritin ist, das schädliche Eisen Fe2+zu oxidieren, es damit unschädlich zu machen und es im Innern zu speichern und später wieder über Chelatoren (Chelate sind chemische Komplexe, die ein meist 2-wertiges, positiv geladenes Metall-Zentralatom einbinden) oder reduzierende Substanzen zu entlassen.
In diesem Experiment konnte nachgewiesen werden, dass unter Einwirkung des Feldes die Fähigkeit des Ferritins, das Fe2+zu entgiften und es zu speichern, vermindert wird; und zwar umso mehr, je länger die Magnetfelder ein-wirkten.
Die Temperatur wird während dessen nicht erhöht. Das eingelagerte Eisen nach 5 Stunden Einwirkung bei 30 μT und 1 MHz war gegenüber der Kontrolle. Wenn man die Magnetfelder auf Apoferritin (Proteinkäfig ohne Eisenpartikel) einwirkenlässt, sieht man keine verändernde Wirkung der Magnetfelder.
Deshalb muss man aus diesen Experimenten schließen, dass die Magnetfelder die Wirkung nur dann haben, wenn im Innern des Käfigs superparamagnetische Eisen-Nanopartikel vorhanden sind, und die Stärke der Wirkung davon abhängt, wie viele Eisenpartikel das jeweilige Organ enthält. Der Eisengehalt ist bei verschiedenen Tierarten, Organen und Individuen unterschiedlich.
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