索爾克的科學家們開發了一種利用聲波控制腦細胞的技術，被稱為聲源學，可以有選擇地、無創地開啟神經元組。它首先被用於蠕蟲，現在已被用於哺乳動物細胞。這項技術可能是科學和醫學的一大福音。
索爾克研究人員確定了一種對聲音敏感的哺乳動物蛋白質，使他們能夠用超聲波激活大腦、心臟或其他細胞。該團隊用這種方法激活了盤子里的人類細胞和活體小鼠體內的腦細胞，為非侵入式的深層腦刺激、起搏器和胰島素泵鋪平了道路。這些發現將於今天（2022年2月9日）發表在《自然通訊》上。
研究人員表示，超聲波是安全的，它可以穿過骨骼、肌肉和其他組織，使它成為操縱身體深處細胞的終極工具。大約十年前，研究人員提出了使用超聲波來刺激特定的基因標記細胞群的想法，並創造了”聲基因學”一詞來描述它。2015年，研究人員表明，在蛔蟲Caenorhabditis elegans中，一種名為TRP-4的蛋白質使細胞對低頻超聲波敏感。當研究人員將TRP-4添加到通常沒有TRP-4的C. elegans神經元中時，他們可以用與醫學聲像圖中使用的聲波相同超聲波激活這些細胞。
然而，當研究人員試圖將TRP-4添加到哺乳動物細胞中時，該蛋白無法使細胞對超聲波做出反應。據報道，一些哺乳動物的蛋白質對超聲波敏感，但似乎都不是臨床使用的理想選擇。因此，研究人員卡開始尋找一種新的哺乳動物蛋白，使細胞對7MHz的高度超聲敏感，這被認為是一個最佳和安全的頻率。
研究人員將數百種不同的蛋白質，一次一個地添加到一個普通的人類研究細胞系（HEK）中，該細胞系通常對超聲波沒有反應。然後，他們將每個細胞培養物放在一個裝置下，讓他們監測細胞在超聲波刺激下的變化。在對蛋白質進行了一年多的篩選，並在近300個候選蛋白質中進行研究后，科學家們終於找到了一個能使HEK細胞對7MHz超聲波頻率敏感的蛋白質。TRPA1是一種通道蛋白，已知它能讓細胞對有毒化合物的存在作出反應，並激活人體的一系列細胞，包括腦和心臟細胞。但是研究團隊發現，該通道也在HEK細胞中對超聲波做出反應時打開。
為了測試該通道是否能激活其他細胞類型對超聲波的反應，該團隊使用了一種基因治療方法，將人類TRPA1的基因添加到活體小鼠大腦的特定神經元組中。然後，當他們對小鼠進行超聲波治療時，只有帶有TRPA1基因的神經元被激活。臨床醫生在治療包括帕金森病和癲癇在內的疾病時，目前使用深層腦刺激，即通過手術將電極植入大腦，以激活某些神經元子集。現在研究人員表示，超聲遺傳學有一天可以取代這種方法，下一步將是開發一種可以穿越血腦屏障的基因治療輸送方法，這一點已經在研究之中。