Pengendalian dan pemantauan aktifitas otak dari jarak jauh bukanlah khayalan, karena penelitian tentang ini sudah dilakukan sejak limapuluh tahun lalu.
Metode pertama yang dikenal adalah dengan media gelombang elektromagnetik (gelombang radio), dan yang baru dimulai 2 dekade lalu dengan media cahaya (optogenetics), tapi akhir-akhir ini lebih banyak penelitian dengan metode ‘optogenetics’.
Untuk mencapai tujuan pengedalian sel-sel syaraf otak, pada metode optogenetic juga harus menyuntikkan materi ‘nano partikel’, dan juga ‘memanfaat virus’ untuk membawa ‘pesan genetik’ kedalam sel otak.
Banyak sekali jurnal ilmiah yang membahas topik ini, seperti : scientifica, sciencedirect, nature.com, britannica.com, frintiersin, dsb.
Dua tim ilmuwan dari University of Chicago di AS, dan dari Massachusetts Institute of Technology di UK, juga ikut mengembangkan cara baru untuk mengendalikan neuron (sel saraf otak) dengan materi nanopartikel, yang memungkinkan mereka untuk mengaktifkan sel-sel otak “dari jarak jauh” menggunakan ‘cahaya’ atau ‘medan elektromagnet’.
Metode baru ini disebut lebih cepat dan jauh lebih “tidak invasiv” daripada metode hi-tech lain yang tersedia.
Seperti biasa dalihnya adalah : akan lebih cocok untuk pengobatan baru yang potensial untuk penyembuhan penyakit pada manusia.
Para peneliti memiliki berbagai metode untuk memanipulasi aktivitas sel otak dari jarak jauh, dan bisa dibilang yang paling kuat saat ini adalah metode “optogenetika”, yang memungkinkan mereka untuk mengaktifkan atau menonaktifkan sel-sel otak tertentu dengan presisi yang belum pernah terjadi sebelumnya, dan secara bersamaan merekam perilaku mereka, menggunakan “pulsa cahaya”.
Proyek ini disebut sangat berguna untuk “menyelidiki jaringan dan perilaku saraf”, dimana pertama kali diuji coba pada tikus, dengan rekayasa genetika dan neuron peka cahaya, dan kemudian memasukkan serat optik yang mengirimkan cahaya ke otak. Sementara ‘Nanomedicine’ bisa digunakan untuk menyiasatinya.
Francisco Bezanilla dari University of Chicago dan rekan-rekannya menemukan, bahwa ‘nanopartikel emas’ dapat menyerap cahaya dan mengubahnya menjadi panas, dan beberapa tahun yang lalu mereka menemukan bahwa cahaya inframerah dapat membuat neuron memicu impuls saraf dengan memanaskan membran sel mereka.
Mereka menempelkan ‘nanorods emas’ (nano partikel emas) kedalam tiga molekul berbeda, yang akan mengenali dan mengikat protein didalam membran sel toksin kalajengking Ts1, yang mengikat saluran natrium yang terlibat dalam memproduksi impuls saraf, dan antibodi yang mengikat saluran P2X3 dan TRPV1, keduanya ditemukan di neuron dorsal root ganglion (DRG), yang mengirimkan informasi sentuhan dan rasa sakit ke sumsum tulang belakang dan ke otak.
Para peneliti menambahkan partikel-partikel ini kedalam neuron DRG yang tumbuh di cawan Petri, sehingga mereka akan mengikat sel-sel yang menampilkan protein yang relevan di permukaannya.
Mereka kemudian mengekspos sel ke pulsa cahaya tampak dadengan periode milidetik, yang akan memanaskan partikel, dan menyebabkan sel menembakkan impuls saraf sebagai respons.
Ini dimungkinkan tidak hanya terjadi pada neuron yang terisolasi, tetapi juga pada irisan jaringan dari hippocampus tikus.
Dalam kedua situasi tersebut, partikel tetap di tempatnya ketika ditambahkan dalam konsentrasi rendah, memungkinkan stimulasi sel berulang-ulang selama lebih dari setengah jam.
Tim Polina Anikeeva di Massachusetts Institute of Technology mengadopsi pendekatan yang sedikit berbeda, mereka menggunakan ‘partikel oksida besi bulat’ yang mengeluarkan panas saat terkena medan magnet bolak-balik.
Pertama, mereka menyuntikkan virus yang membawa gen TRPV1 ke dalam ‘tegmentum ventral’ tikus, sehingga neuron akan mengambil virus dan mengekspresikan gen tersebut, membuat mereka sensitif terhadap panas.
Sebulan kemudian, mereka menyuntikkan nanopartikel ke dalam bagian otak yang sama, dan kemudian menerapkan medan magnet padanya.
Hal ini membuat nanopartikel mengeluarkan panas yang cukup untuk mengaktifkan saluran TRPV1, dan menyebabkan neuron menembakkan rangkaian impuls saraf yang panjang.
Neuron kemudian menelan nanopartikel besi oksida, dan para peneliti menemukan bahwa partikel yang disuntikkan bertahan di otak hewan, sehingga mereka dapat terus mengaktifkan sel-sel di tegmentum ventral hingga sebulan kemudian, dan sementara menyebabkan kerusakan jaringan yang lebih sedikit daripada menggunkan imlan electrode baja tahan karat.
Kedua metode ini sangat terbatas dalam kekhususannya. Nanopartikel emas hanya mengikat beberapa jenis sel yang mengekspresikan saluran natrium, P2X3, atau TRPV1, sedangkan virus TRPV1 dan partikel oksida besi memasuki sel secara acak di sekitar tempat injeksi.
Ini mudah dipecahkan, karena nanopartikel dapat dikonjugasikan ke hampir semua molekul, tetapi sementara kedua metode dapat mengaktifkan neuron, keduanya tidak dapat menghambatnya, dan sama sekali tidak jelas bagaimana mereka dapat diubah untuk melakukannya.
Nanopartikel sudah digunakan di bidang lain, misalnya untuk menargetkan dan menghancurkan sel-sel ganas, dan karena itu menunjukkan harapan dalam terapi kanker.
Baru-baru ini, beberapa peneliti telah mengeksploitasi kemampuan mereka untuk menyelinap melalui penghalang darah-otak, dan telah menggunakannya untuk memvisualisasikan dan mengurangi kerusakan stroke dan peradangan pada tikus.
Meskipun masih dalam tahap percobaan, penelitian seperti ini pada akhirnya memungkinkan “stimulasi otak dalam secara nirkabel (remote control), dengan minimal invasif pada otak manusia”.
Kelompok peniliti pimpinan Bezanilla bermaksud menerapkan metode mereka untuk mengembangkan “perawatan” untuk ‘degenerasi makula’, dan kondisi lain yang membunuh sel-sel peka cahaya di retina.
Ini akan melibatkan penyuntikan nanopartikel ke dalam mata, sehingga mereka mengikat sel retina lainnya, memungkinkan cahaya alami untuk menggairahkan mereka masuk ke dalam dan menembakkan impuls ke saraf optik.
