Für die Studie wurden Mäuse betäubt und die Nervenzellen des Gehirnbereichs, der für die Steuerung von Bewegungen verantwortlich ist, dem akustischen Druck von Ultraschall-Pulsen ausgesetzt. Sie erreichten dabei bisher eine Zielgenauigkeit von zwei Millimetern. Getestet wurden am Motorcortex, dem Hirnareal zur Bewegungssteuerung, verschiedene Ultraschallfrequenzen ? bis plötzlich eine Labormaus unmittelbar aus der Betäubung erwachte. Die Methode wurde optimiert und in der Folge konnten die Wissenschaftler bei den bewusstlosen Mäusen durch die Beschallung des Motorcortex präzise Muskelpartien aktivieren, die für die Bewegungen von Schwanz, Vorderpfote oder der Tasthaare an der Schnauze verantwortlich sind.
“Gepulster Ultraschall stimuliert nicht nur den Motorcortex bei Mäusen, sondern ruft auch ohne Operation Bewegungsreaktionen hervor, die vergleichbar sind mit denen, die bisher nur durch implantierte Elektroden und ähnliche Technologien erzeugt werden konnten”, berichtet Tufail. Auch der Hippocampus konnte manipuliert werden, also die Sammelstelle des Gehirns für Informationen aus den sensorischen Systemen, die auch für die Überführung von Gedächtnisinhalten aus dem Kurzzeit- in das Langzeitgedächtnis zuständig ist. Außerdem regte der Ultraschall die Produktion der Substanz BDNF (Brain-derived Neurotrophic Factor) an, die an der Bildung und Verstärkung neuer Verbindungen zwischen Nervenzellen beteiligt ist.
Die Anwendung hat nach Ansicht der Studienautoren nicht nur Einsatzpotenzial bei der Manipulation gestörter Hirnregionen, sondern könnte dazu dienen, Gehirnbereiche zu modellieren: Gepulster Ultraschall stößt dabei bestimmte Aktivitätsmuster in Gehirn an, um kognitive Prozesse anzustoßen. Die Wissenschaftler weisen aber darauf hin, dass nach den Versuchen mit den Mäusen noch Vergleichsuntersuchungen mit anderen Tieren erforderlich sind, bevor die Methode an Menschen getestet werden kann.