Os pesquisadores estão desenvolvendo um novo método de estimulação cerebral profunda sem fio.
Os pesquisadores têm vários métodos para manipular a atividade das células cerebrais, sem dúvida o mais poderoso sendo a optogenética, que lhes permite ligar ou desligar células cerebrais específicas com precisão sem precedentes e, simultaneamente, registrar seu comportamento , usando pulsos de luz.
Isso é muito útil para sondar circuitos neurais e comportamento, mas envolve primeiro a criação de camundongos geneticamente modificados com neurônios sensíveis à luz e, em seguida, a inserção das fibras ópticas que fornecem luz ao cérebro, portanto, existem grandes barreiras técnicas e éticas para seu uso em humanos .
Eles, portanto, anexaram nanobastões de ouro a três moléculas diferentes que reconhecem e se ligam a proteínas nas membranas celulares – a toxina do escorpião Ts1, que se liga a um canal de sódio envolvido na produção de impulsos nervosos, e anticorpos que ligam os canais P2X3 e TRPV1 , ambos encontrados nos neurônios do gânglio da raiz dorsal (DRG), que transmitem informações de toque e dor pela medula espinhal e pelo cérebro.
Os pesquisadores adicionaram essas partículas aos neurônios DRG crescendo em placas de Petri, para que eles se ligassem às células exibindo as proteínas relevantes em sua superfície. Eles então expuseram as células a pulsos de milissegundos de luz visível, que aqueceram as partículas, fazendo com que as células disparassem impulsos nervosos em resposta. Isso foi possível não apenas em neurônios isolados, mas também em fatias de tecido do hipocampo de rato. Em ambas as situações, as partículas permaneceram firmemente no lugar quando adicionadas em baixas concentrações, permitindo a estimulação repetida das células por mais de meia hora.
A equipe de Polina Anikeeva no Instituto de Tecnologia de Massachusetts adotou uma abordagem ligeiramente diferente, usando partículas esféricas de óxido de ferro que emitem calor quando expostas a um campo magnético alternado.
Primeiro, eles injetaram um vírus carregando o gene TRPV1 no tegmento ventral de camundongos, para que os neurônios captassem o vírus e expressassem o gene, tornando-os sensíveis ao calor. Um mês depois, eles injetaram as nanopartículas na mesma parte do cérebro e, em seguida, aplicaram campos magnéticos a ela. Isso fez com que as nanopartículas emitissem calor o suficiente para ativar os canais TRPV1, fazendo com que os neurônios disparassem longas sequências de impulsos nervosos.
Os neurônios engolfam nanopartículas de óxido de ferro, e os pesquisadores descobriram que as partículas injetadas persistiram no cérebro dos animais, de modo que puderam continuar a ativar células no tegmento ventral por até um mês depois, causando menos danos aos tecidos do que o aço inoxidável implantável eletrodos.
Ambos os métodos são bastante limitados em sua especificidade. As nanopartículas de ouro se ligam apenas aos vários tipos de células que expressam o canal de sódio, P2X3 ou TRPV1, enquanto o vírus TRPV1 e as partículas de óxido de ferro entram nas células aleatoriamente no local da injeção. Isso é facilmente resolvido, já que as nanopartículas podem ser conjugadas a praticamente qualquer molécula, mas embora ambos os métodos possam ativar neurônios, nenhum dos dois pode inibi-los, e não está claro como eles podem ser ajustados para fazer isso.
Nanopartículas já estão sendo usadas em outros campos. Eles podem, por exemplo, atingir e destruir células malignas e, portanto, mostram-se promissores na terapia do câncer . Mais recentemente, alguns pesquisadores exploraram sua capacidade de se esgueirar pela barreira hematoencefálica e os usaram para visualizar e reduzir o dano causado por derrame e a inflamação em ratos.
Embora ainda em fase experimental, pesquisas como essa podem eventualmente permitir a estimulação cerebral profunda sem fio e minimamente invasiva do cérebro humano. O objetivo do grupo de Bezanilla é aplicar seu método para desenvolver tratamentos para a degeneração macular e outras condições que eliminam as células fotossensíveis da retina. Isso envolveria a injeção de nanopartículas no olho para que se ligassem a outras células da retina, permitindo que a luz natural as excitasse e disparasse impulsos para o nervo óptico.
Referências : Carvalho-de-Souza, JL, et al . (2015). Fotossensibilidade de neurônios ativados por nanopartículas de ouro direcionadas a células. Neuron , DOI: 10.1016 / j.neuron.2015.02.033
Chen, R., et al . (2015). Estimulação cerebral profunda magnetotérmica sem fio. Science , DOI: 10.1126 / science.1261821 [ PDF ]
https://www.theguardian.com/science/neurophilosophy/2014/dec/22/researchers-read-and-write-brain-activity-with-light
https://www.theguardian.com/science/neurophilosophy/2015/mar/24/remote-control-brain-activity-nanoparticles
Nenhum comentário:
Postar um comentário