温暖的纳米粒子刺激大脑。免费技术图书馆新闻

温暖的纳米粒子刺激大脑

18.03.2015

由磁场加热的纳米粒子可以用电极和外部电源代替传统的大脑植入物。

许多人听说过经颅脑刺激的方法，即大脑皮层的特定区域受到磁场或微弱电流的影响，而无需任何手术干预。去年，《科学》杂志上发表了一篇文章，指出使用外部磁场可以提高记忆力，2013 年，本古里安大学的研究人员能够使用它来改掉一些吸烟者的坏习惯——至少持续六个月。 .

但纯粹的经颅方法不是很具体。另一方面，也有侵入性方法，当我们在大脑中植入电极，选择性地作用于某些细胞群时。在这种电极的帮助下，例如，可以抑制帕金森综合征患者的肌肉震颤，但这种方法的不便之处是显而易见的：手术干预加上需要外部电源。

麻省理工学院的 Polina Anikeeva 和她的实验室开发了一种巧妙的方法，该方法无需永久性大脑植入物，同时仍能提供刺激特异性。其本质是将氧化铁纳米粒子引入大脑，它不携带任何药物，但可以在磁场中加热。加热时，它们会刺激细胞膜上的辣椒素受体。辣椒素是一种生物碱，可为辣椒提供灼热的味道，它的受体蛋白 (TRPV1) 存在于不同的细胞中，包括一些脑神经元。然而，在没有受体的情况下，有可能通过基因工程方法迫使细胞合成它们——在这种情况下就是这样做的。

对辣椒素敏感的蛋白质与加热的纳米颗粒反应并在膜中打开离子通道，因此，细胞被激发并产生脉冲。通常，这种热纳米粒子被认为是一种抗肿瘤剂，可以杀死癌细胞，但这次研究人员感兴趣的是仅仅激发细胞而不杀死它们。通过调节磁场的强度，可以达到颗粒所需的温度和所需的效果。它们本身对活组织在化学上是完全惰性的，可以在它们被引入的地方保持相当长的时间。正如该工作的作者在他们在《科学》杂志上的文章中所写的那样，他们的方法可以刺激小鼠中脑的一个区域，称为腹侧被盖区域（顺便说一下，该区域参与了强化系统并参与在形成毒瘾）一个月。

未来，带有磁场的纳米粒子可用作无线和“长时间播放”的神经元刺激器，从而解决各种研究和医学问题。当然，实际应用还很遥远，但我们有一个基本的证据证明这种方法是可能的并且有效的——这已经很多了。

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