In allen Fällen wird angenommen, dass die Tiere Chemikalien wahrnehmen, die Menschen durch Körpergeruch oder Atem abgeben. Die Mischung der Chemikalien kann je nach Stoffwechsel einer Person variieren, von dem angenommen wird, dass er sich ändert, wenn wir krank werden. Aber Hunde sind teuer zu trainieren und zu pflegen. Und die Herstellung eines Geräts, das die Nase eines Hundes nachahmt, hat sich als äußerst schwierig erwiesen, sagt Debajit Saha, einer der Wissenschaftler hinter der neuesten Arbeit, die noch nicht von Experten begutachtet wurde.
„Diese Änderungen betragen fast Teile pro Billion“, sagt Saha, Neuroingenieur an der Michigan State University. Das macht sie selbst mit modernsten Technologien schwer zu erfassen, fügt er hinzu. Aber Tiere haben sich entwickelt, um solche subtilen Veränderungen in Gerüchen zu interpretieren. Also beschlossen er und seine Kollegen, stattdessen ein Tiergehirn zu „entführen“.
MIT FREUNDLICHER FREUNDLICHKEIT DER FORSCHER
Die Forscher entschieden sich für die Arbeit mit Heuschrecken, weil diese Insekten in den letzten Jahren gut untersucht wurden. In einem vorläufigen Aufbau haben sie das Gehirn einer lebenden Heuschrecke chirurgisch freigelegt. Saha und seine Kollegen führten dann Elektroden in Gehirnlappen ein, die Signale von den Antennen der Insekten empfangen, mit denen sie Gerüche wahrnehmen.
Das Team züchtete auch drei verschiedene Arten von menschlichen Mundkrebszellen sowie krebsfreie menschliche Mundzellen. Sie verwendeten ein Gerät, um das von jedem der Zelltypen emittierte Gas einzufangen, und lieferten jedes davon an die Antennen der Heuschrecken.
Die Gehirne der Heuschrecken reagierten auf jeden der Zelltypen unterschiedlich. Die aufgezeichneten Muster der elektrischen Aktivität waren so deutlich, dass das Team, als es das Gas von einem Zelltyp auf die Antennen pustete, allein anhand der Aufzeichnung korrekt erkennen konnte, ob die Zellen krebsartig waren.
Es ist das erste Mal, dass ein lebendes Insektengehirn als Werkzeug zur Erkennung von Krebs getestet wurde, sagt Saha.
Natalie Plank, die an der Victoria University of Wellington in Neuseeland Gesundheitssensoren auf Nanomaterialbasis entwickelt, findet die Arbeit „super cool“. „Das Potenzial, einfach auf etwas zu atmen und dann zu wissen, ob Sie ein Krebsrisiko haben … ist wirklich mächtig“, sagt sie.
In dem Experiment nahm das Team Gehirnaufzeichnungen von mehreren Heuschrecken auf und kombinierte ihre Antworten. Derzeit sind Aufzeichnungen von 40 Neuronen erforderlich, um ein klares Signal zu erhalten, was bedeutet, dass das System zwischen sechs und zehn Heuschreckengehirne benötigt. Aber Saha hofft, Elektroden zu verwenden, die von mehr Neuronen aufzeichnen können, was es ihm ermöglichen würde, Aufzeichnungen vom Gehirn einer einzelnen Heuschrecke zu erhalten. Er hofft auch, das Gehirn und die Antennen in einem tragbaren Gerät verwenden zu können, das dann an echten Menschen getestet werden könnte.