文/陳根

用聲音操縱大腦這一聽起來“科幻”的情景，正在實(shí)驗(yàn)室里成為現(xiàn)實(shí)。

從科學(xué)的設(shè)想來看，所謂用聲音操縱大腦，可以理解為大腦里存在對聲音敏感的某種蛋白，因此，如果能夠找到這種蛋白并加以利用，或許就可以實(shí)現(xiàn)“聲控”激活大腦、心臟或其它細(xì)胞。

這種設(shè)想，也就是大約十年前，索爾克研究所的 Sreekanth Chalasani 率先提出的“聲遺傳學(xué)”——使用超聲波來刺激特定的基因標(biāo)記細(xì)胞群。

事實(shí)上，2015年， Sreekanth Chalasani 的團(tuán)隊(duì)就在 Nature Communications 期刊發(fā)表論文，在線蟲體內(nèi)，一種名為TRP-4的蛋白質(zhì)使細(xì)胞對低頻超聲波敏感。當(dāng)研究人員將TRP-4添加到通常不含有TRP-4的秀麗隱桿線蟲神經(jīng)元中時，他們發(fā)現(xiàn)可以利用超聲波來激活這些細(xì)胞。

但不足之處是，當(dāng)他們將TRP-4轉(zhuǎn)入哺乳動物細(xì)胞中，這種蛋白質(zhì)卻不能使細(xì)胞對超聲波產(chǎn)生反應(yīng)。此外，一些哺乳動物蛋白也被報道對超聲波敏感，但沒有一個可以應(yīng)用于臨床研究。

因此，研究團(tuán)隊(duì)開始尋找一種新的、對超聲波敏感且應(yīng)用性好的哺乳動物聲敏蛋白。現(xiàn)在，Sreekanth Chalasani科研團(tuán)隊(duì)在《自然通訊》雜志發(fā)表了其成果，研究者們找到了能夠在哺乳動物中起效的聲敏通道蛋白TRPA1，7mHz超聲波能夠有效激活神經(jīng)元，調(diào)控小鼠肢體活動。

TRPA1有時被稱為芥末受體（Wasabi receptor），與TRP-4相似，因?yàn)樗且环N通道蛋白，這意味著它通過允許鈣離子穿過細(xì)胞膜而在細(xì)胞活化中發(fā)揮作用。在人體中，TRPA1通常會對疼痛、熱和刺激物做出反應(yīng)，引發(fā)咳嗽或流淚等反應(yīng)。已知TRPA1能讓細(xì)胞對有毒化合物的存在做出反應(yīng)，并激活人體的一系列細(xì)胞，包括大腦和心臟細(xì)胞。而這次，研究人員們則證明了TRPA1對超聲波有反應(yīng)。

并且，為了測試TRPA1通道是否能在超聲波的作用下激活其他類型的細(xì)胞，研究團(tuán)隊(duì)將人類TRPA1的基因轉(zhuǎn)入小鼠大腦中的一組特定的神經(jīng)元細(xì)胞中。研究人員發(fā)現(xiàn)，當(dāng)他們給小鼠釋放超聲波時，只有表達(dá)TRPA1基因的神經(jīng)元被激活。

與此同時，研究人員還在小鼠的聲學(xué)改變腦細(xì)胞中檢測到一種稱為c-fos蛋白質(zhì)（這是神經(jīng)元活動的標(biāo)志物）的增加，證實(shí)這些肢體運(yùn)動確實(shí)是由超聲波誘導(dǎo)的這些神經(jīng)元。研究人們表示，目前已知超聲波是安全的，它可以穿過骨骼、肌肉和其他組織，使其成為操縱身體深處細(xì)胞的終極工具。