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A proposal to develop a new way to remotely control brain cells from Sarah Stanley, a Research Associate in Rockefeller University’s Laboratory of Molecular Genetics, headed by Jeffrey M. Friedman, is among the first to receive funding from U.S. President Barack Obama’s BRAIN initiative. The project will make use of a technique called radiogenetics that combines the use of radio waves or magnetic fields with nanoparticles to turn neurons on or off.

The NIH is one of four federal agencies involved in the BRAIN (Brain Research through Advancing Innovative Neurotechnologies) initiative. Following in the ambitious footsteps of the Human Genome Project, the BRAIN initiative seeks to create a dynamic map of the brain in action, a goal that requires the development of new technologies. The BRAIN initiative working group, which outlined the broad scope of the ambitious project, was co-chaired by Rockefeller’s Cori Bargmann, head of the Laboratory of Neural Circuits and Behavior.

Stanley’s grant, for $1.26 million over three years, is one of 58 projects to get BRAIN grants, the NIH announced. The NIH’s plan for its part of this national project, which has been pitched as “America’s next moonshot,” calls for $4.5 billion in federal funds over 12 years.

The technology Stanley is developing would enable researchers to manipulate the activity of neurons, as well as other cell types, in freely moving animals in order to better understand what these cells do. Other techniques for controlling selected groups of neurons exist, but her new nanoparticle-based technique has a unique combination of features that may enable new types of experimentation. For instance, it would allow researchers to rapidly activate or silence neurons within a small area of the brain or dispersed across a larger region, including those in difficult-to-access locations. Stanley also plans to explore the potential this method has for use treating patients.

“Francis Collins, director of the NIH, has discussed the need for studying the circuitry of the brain, which is formed by interconnected neurons. Our remote-control technology may provide a tool with which researchers can ask new questions about the roles of complex circuits in regulating behavior,” Stanley says.

Ein Vorschlag von Sarah Stanley, einer wissenschaftlichen Mitarbeiterin im Labor für Molekulargenetik der Rockefeller University unter der Leitung von Jeffrey M. Friedman, zur Entwicklung einer neuen Methode zur Fernsteuerung von Gehirnzellen gehört zu den ersten, die von der BRAIN-Initiative von US-Präsident Barack Obama gefördert werden. Bei dem Projekt wird eine Technik namens Radiogenetik eingesetzt, bei der Radiowellen oder Magnetfelder mit Nanopartikeln kombiniert werden, um Neuronen ein- oder auszuschalten.

Die NIH sind eine von vier Bundesbehörden, die an der BRAIN-Initiative (Brain Research through Advancing Innovative Neurotechnologies) beteiligt sind. Die BRAIN-Initiative tritt in die ehrgeizigen Fußstapfen des Humangenomprojekts und versucht, eine dynamische Karte des Gehirns in Aktion zu erstellen, ein Ziel, das die Entwicklung neuer Technologien erfordert. Die Arbeitsgruppe der BRAIN-Initiative, die den breiten Umfang des ehrgeizigen Projekts umriss, wurde von Cori Bargmann, Leiterin des Laboratory of Neural Circuits and Behavior, mit geleitet.

Stanleys Zuschuss in Höhe von 1,26 Millionen Dollar über drei Jahre ist eines von 58 Projekten, die nach Angaben des NIH mit BRAIN-Zuschüssen gefördert werden. Der Plan der NIH für ihren Teil dieses nationalen Projekts, das als “Amerikas nächster Mondschuss” bezeichnet wird, sieht 4,5 Milliarden Dollar an Bundesmitteln über 12 Jahre vor.

Die von Stanley entwickelte Technologie würde es Forschern ermöglichen, die Aktivität von Neuronen und anderen Zelltypen in sich frei bewegenden Tieren zu manipulieren, um besser zu verstehen, was diese Zellen tun. Es gibt bereits andere Techniken zur Steuerung ausgewählter Gruppen von Neuronen, aber ihre neue, auf Nanopartikeln basierende Technik hat eine einzigartige Kombination von Merkmalen, die neue Arten von Experimenten ermöglichen könnten. So könnten Forscher damit beispielsweise Neuronen in einem kleinen Bereich des Gehirns oder in einer größeren Region, auch an schwer zugänglichen Stellen, schnell aktivieren oder abschalten. Stanley plant auch, das Potenzial dieser Methode für die Behandlung von Patienten zu untersuchen.

“Francis Collins, Direktor der NIH, hat die Notwendigkeit erörtert, die Schaltkreise des Gehirns zu untersuchen, die aus miteinander verbundenen Neuronen bestehen. Unsere Fernsteuerungstechnologie könnte ein Werkzeug sein, mit dem die Forscher neue Fragen über die Rolle komplexer Schaltkreise bei der Verhaltensregulierung stellen können”, sagt Stanley.

(Quelle: Rockefeller University)