Nanotechnologie: Forscher steuern Verhalten mit Lichtimpulsen

Nanotechnologie: Forscher steuern Verhalten mit Lichtimpulsen

Neurologische Störungen ohne Eingriff mit Licht behandeln: Diesem Ziel sind Forscher einen Schritt näher gekommen. Bei Mäusen steuerten sie die Aktivität von Nervenzellen - und sogar ihr Verhalten.

Forscher haben erstmals Hirnfunktionen und Verhalten von außen durch das Gewebe hindurch mit Lichtimpulsen gesteuert. In einem Machbarkeitsnachweis manipulierte das internationale Team bei Mäusen mit Hilfe von Nanopartikeln die Aktivitäten von Nervenzellen in verschiedenen Hirnregionen. Dies könne in Zukunft neue Möglichkeiten zur noninvasiven Therapie etlicher Erkrankungen wie etwa Parkinson eröffnen, schreibt die Gruppe um Shuo Chen und Thomas McHugh vom Riken-Institut für Hirnforschung im japanischen Saitama im Fachblatt Science. Deutsche Kommentatoren sprechen von einem großen Schritt nach vorne. Vor einer klinischen Anwendung gebe es aber noch einige Herausforderungen zu meistern.

ie Neuerung der Forscher fällt in das Gebiet der Optogenetik - der Kontrolle genetisch veränderter Nervenzellen durch Licht. Die Optogenetik habe die experimentelle Beeinflussung neuronaler Schaltkreise revolutioniert und sei ein vielversprechender Ansatz zur Therapie neurologischer Störungen, schreibt das Team. Allerdings seien die Anwendungsmöglichkeiten bislang begrenzt: Weil sichtbares Licht zu sehr streut, erreicht es keine tieferen Hirnschichten.

Diese Hürde überwand das Team mit Hilfe sogenannter aufwärts konvertierender Nanopartikel (UCNP). Diese Kügelchen sind mit Lanthanoiden bestückt und können Licht im Infrarot-nahen Bereich einer Frequenz von 650 bis 1350 Nanometern, das Gewebe durchdringt, in sichtbares blaues oder grünes Licht umwandeln. Dieses Licht kann bei genetisch veränderten Hirnzellen Ionenkanäle aktivieren und so die Aktivität der Zellen steuern.

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