Verborgenes Wissen und vergessene Fakten

Nun etwas wieder etwas zu "Vergessene Fakten".

Molekularbiologen haben eine Methode entwickelt, mit der sie Gruppen von Nervenzellen im Gehirn einer Maus ein und ausschalten können. Was das für Auswirkungen haben kann könnt ihr euch ja selbst denken.

Falls jemand von euch die Serie Black Mirror kennt, dann kommt euch dieses Szenario wohl bekannt vor,denn dort wurden ähnliche Szenarien verfilmt...

Im Frühjahr 2018 beschrieben Alan Mardinly und seine Kollegen in der Zeitschrift Nature Neuroscience eine Methode, mit der sie per Fernbedienung beliebige Neuronengruppen ein und ausschalten können, indem sie gezielt einzelne Neurone anvisieren und diese dann beeinflussen können. Wenn jede unserer Erinnerungen, jeder Gedanke, jede Emotion durch Aktivierung eines bestimmten Neuronennetzwerks im Gehirn erzeugt wird, würden solche Eingriffe es auf lange Sicht erlauben, unsere mentale Welt zu kontrollieren und wenn das wirklich irgendwann möglich ist dann hat das zwar gute Seiten aber kann auch sehr schlechte Seiten haben,wenn z.B. das Militär diese Technologie nutzt um Leuten als Beispiel ihre Identität zu rauben o.ä.

Vorerst wurde die Operation allein an Mäusen vorgenommen, um die Methode zu testen. Die Forschung vereint mehrere technologische Fortschritte in der Physik und Biologie der vergangenen Jahre. Das Gerät, das die Kontrolle über die Neuronen übernimmt, ist ein Lasersystem, das von einem holografischen Computerprogramm gesteuert wird. Der Benutzer definiert damit die 3-D-Koordinaten von beispielsweise 50 Neuronen, die er aktivieren oder ausschalten möchte und ja,das ist tatsächlich schon möglich und nicht mehr Science-Fiction.

Das holografische Programm lenkt dann die Laserstrahlen so, dass sie durch das lebende Hirngewebe auf die in der 3-D-Matrix definierten 50 Punkte fokussieren. Es verwendet eine Zwei-Photonen-Stimulationstechnik, die Energie überall in der Großhirnrinde fokussieren kann, ohne das umgebende Gewebe zu erhitzen. Mit einem Wort: Die Laserenergie konzentriert sich ausschließlich auf die 50 anvisierten Nervenzellen.

Neuronen mit Ein-Aus-Schalter

Vorher werden die Neuronen des Versuchstieres gentechnisch verändert, um sie aktivierbar zu machen. Die entsprechend modifizierte Maus verfügt dann über ein Gen, das alle ihre Neuronen mit lichtempfindlichen Molekülen ausstattet. Werden diese vom holografischen Laser getroffen, verändern sie ihre chemische Struktur: In den Membranen, den Neuronenwänden, bilden sich kleine Löcher, durch die Ionen eindringen und elektrischen Strom erzeugen können. Das Neuron befindet sich dann im gleichen aktiven Zustand, wie wenn es auf natürliche Weise aktiviert wird.

Forscher haben außerdem Moleküle kreiert, die starke elektrische Ströme in Neuronen verursachen können, sobald das Licht einer bestimmten Wellenlänge auf sie trifft. Solche Moleküle, Opsine genannt, sind in vielen Organismen bereits natürlich vorhanden. Bei Säugetieren werden sie Rhodopsine genannt: Sie stecken in den Neuronen unserer Netzhaut, wandeln Licht in Strom um und senden so Botschaften an das Gehirn.

Natürliche Opsine reichen jedoch nicht aus, um alle Neuronen im Gehirn zu kontrollieren, denn sie reagieren nicht schnell und stark genug. Mardinly und seine Kollegen haben sie deshalb gentechnisch so verändert, dass sie auf infrarotes Licht und zudem schneller reagieren.

Und so läuft es ab: Der Laser aktiviert einen Teil der Großhirnrinde einer Maus, der ein viertel Kubikmillimeter groß ist. Die darin enthaltenen aktivierten Neuronen leuchten, weil sie Kalziumionen freisetzen, die auf Grund einer zusätzlich eingeführten Substanz fluoreszieren. Mit anderen Worten: Die Neuronen leuchten auf, wenn sie aktiv werden. Und dank der gleichen Mikroskopietechnik, die auch bei ihrer Aktivierung zum Einsatz kommt, lassen sie sich perfekt lokalisieren.

Mit dieser Art von Technologie könnte die Neurowissenschaft in eine neue Ära eintreten, in der das präzise Steuern neuronaler Netze, die unser Innenleben und Verhalten bestimmen, keine Fiktion mehr ist. Derzeit stehen dem allerdings noch mehrere Hindernisse im Weg. Erstens kann die beschriebene biophotonische Stimulation noch nicht in tiefere Regionen des Gehirns vordringen, besonders beim Menschen mit seinem viel größeren Gehirn. Zweitens bedarf es einer Öffnung des Schädels, um die Hirnsubstanz direkt zu beleuchten,aber wir müssen daran denken das die Technologie sich schnell verbessert und dass das in paar Jahrzehnten oder sogar Jahren schon wieder anderst aussieht.

Und schließlich könnte sich noch eine andere Hürde als unüberwindbar erweisen: Einen neuronalen Schaltkreis im Gedächtnis zu fotografieren und zu reaktivieren, mag funktionieren, solange genau dieser Neuronenverbund die betreffende Erinnerung unterstützt. Das könnte für ein paar Tage oder Wochen zutreffen, aber es ist durchaus denkbar, dass die Erinnerung nach ein paar Monaten oder Jahren in andere Teile des Gehirns "warnen" und die Erinnerungsfunktion von anderen Netzwerken übernommen wird.

Quellen: https://www.nature.com/articles/s41467-017-01031-3

https://www.nature.com/articles/s41593-018-0139-8