Los neurocientíficos aprenden a controlar las neuronas con ultrasonido

Los neurocientíficos del Instituto Salk de Investigación Biológica (California, EE. UU.) Presentaron una nueva técnica para la estimulación selectiva de neuronas llamada sonogenética. En su trabajo, argumentan que fueron capaces de activar neuronas de manera no invasiva mediante ultrasonido.

Para estudiar el trabajo del cerebro, los biólogos desarrollaron hace varios años un esquema para activar las neuronas necesarias utilizando la luz. Se pensaba que el gen del canal de sodio, que responde a los fotones, se introdujo en la célula. Si brillas en la célula, los iones de sodio comienzan a fluir hacia ella, lo que excita a la neurona. Es cierto que aún no han aprendido cómo hacer frente a las neuronas calmantes: para calmar las células, se liberan iones de potasio, pero aún no se han encontrado esos canales controlados por la luz en la naturaleza.

Este invento avanzó inmediatamente la neurociencia. Los científicos corrieron hacia los ratones y rápidamente comenzaron a hacer un experimento tras otro, aprendiendo la estructura del cerebro. Se las arreglaron para rastrear el proceso de formación de la memoria, encender y apagar los receptores del dolor, simular los efectos de las drogas e incluso encender y apagar una erección. Es cierto que todos estos estudios hasta ahora se han llevado a cabo solo en ratones. Después de todo, el principal problema de este método es la necesidad de hacer un canal en el cráneo y el cerebro para el suministro de óptica.

El inventor de la tecnología de sonogenética, Srikant Chalasani , profesor asistente en el Laboratorio de Neurobiología Molecular, afirma que su método de ultrasonido propuesto es capaz de activar las neuronas necesarias. En este caso, el ultrasonido penetra en la piel y los huesos del cráneo, sin afectar a ninguna otra célula del cuerpo.

"Creemos que el uso del ultrasonido para la activación no invasiva de las neuronas se puede utilizar ampliamente para descifrar las vías nerviosas en el cerebro, encerradas en una cubierta intacta del cráneo y la piel".

Otra ventaja tecnológica reclamada es la capacidad de activar varios grupos de neuronas, ya que la posibilidad de cambiar la frecuencia del sonido excede el conjunto de longitudes de onda de luz a las que las neuronas reaccionan en la optogenética.

El uso de esta tecnología también requiere la adición de un gen adicional a las células. Los investigadores encontraron que la proteína TRP-4, que se encuentra naturalmente en los invertebrados, es sensible al ultrasonido. Al agregar esta proteína con el virus al cuerpo de C. Elegans, un gusano nematodo popular entre los investigadores, los científicos pudieron crear varias neuronas sensibles al ultrasonido. Por ejemplo, en uno de los experimentos, fue posible hacer que el gusano se volteara, administrando ciertos pulsos ultrasónicos.



Y aunque la proteína TRP-4 no se encuentra en ratones y humanos, esto no significa que la nueva tecnología sea inútil para nosotros: el científico afirma que es posible, al agregar los genes apropiados, hacer que las células produzcan esta proteína.

En este sentido, mientras que la aplicación de tecnología en vertebrados y humanos es solo hipotética. Además, dado que la luz viaja más rápido que el sonido y los procesos en el cerebro humano ocurren lo suficientemente rápido, el control de las neuronas no será posible para todos los procesos. Lo más probable, como sugiere Chalasani, las tecnologías de sonogenética y optogenética se complementarán entre sí.

Source: https://habr.com/ru/post/es384269/