Ausgangspunkt für das Experiment der Forscher war das Spiel Mindflex. Bei diesem Computerspiel tragen die Spieler einen Sensor auf der Stirn, der ihre Hinströme registriert. Das aufgenommene Elektroenzephalogramm (EEG) wird dann per Bluetooth in den Computer eingespeist und dafür genutzt, die Bewegung eines kleinen Balles auf dem Bildschirm durch einen Hindernisparcours zu steuern. Die Spieler lernen nach kurzer Übung, ihre Gedanken so zu kontrollieren, dass der Ball sich wie gewünscht bewegt. Einen ähnlichen Sensor nutzten nun auch Folcher und seine Kollegen um die Hirnströme ihrer Probanden abzuleiten. Eine Software wandelte die Signale so um, dass diese ein elektrisches Feld an- und ausschalteten, dieses wiederum aktivierte Nahinfrarot-Leuchtdioden. Über Biofeedback und durch Konzentration lernten die Probanden, das Feld und damit auch die Leuchtdioden gezielt zu steuern.
Menschengedanken kontrollieren Mäusegen
Nun begann das eigentliche Experiment: Die Forscher schleusten in Zellen von lebenden Mäusen die Bauanleitung für lichtempfindliche Proteine ein. Diese waren so angepasst, dass sie die Aktivität eines weiteren Gens beeinflussten, dessen Produkte gut über das Blut nachzuweisen sind. Den Mäusen implantierten die Forscher zudem eine kleine Nahinfrarot-Diode unter das Rückenfell. Dann setzten sie die Tiere in einen Käfig, in dessen Boden eine Induktionsspule eingelassen war. Über ihren Stirnsensor begannen nun die menschlichen Probanden, das über die Spule ausgesendete elektrische Feld im Käfig zu beeinflussen. War das Feld an, begann die Diode im Rücken der Mäuse zu leuchten und als Folge wurde das Gen aktiviert. Je nach “Gedankenbefehl” der Probanden schütteten die Mäusezellen dadurch mal mehr, mal weniger von dem Genprodukt aus.
“Gene auf diese Weise zu kontrollieren ist völlig neu und einzigartig in seiner Simplizität”, sagt Studienleiter Martin Fussenegger von der ETH Zürich. Die Kombination aus Kybernetik und Optogenetik liefere das Bindeglied, um so fundamentale körperliche Vorgänge wie die Genaktivität zu steuern. “Die Genexpression durch Gedankenkraft zu steuern ist ein Traum, den wir seit einem Jahrzehnt verfolgen”, so der Forscher. Bisher funktioniert das System bei Zellkulturen und mit Mäusen sehr gut. Die Forscher hoffen aber, dass es eines Tages auch beim Menschen hilfreich sein kann. So könnte beispielsweise mit diesem System automatisch ein Wirkstoffdepot im Körper aktiviert werden, wenn die Gehirnströme eines Epileptikers einen drohenden Anfall signalisieren. Oder die Signale starker Schmerzen werden auf diese Weise mit hemmenden Prozessen gekoppelt.
