Neurocientistas aprendem a controlar neurônios com ultra-som

Neurocientistas do Instituto Salk de Pesquisa Biológica (Califórnia, EUA) apresentaram uma nova técnica para estimulação seletiva de neurônios chamada sonogenética. Em seu trabalho, eles argumentam que foram capazes de ativar não-invasivamente neurônios usando ultra-som.

Para estudar o trabalho do cérebro, os biólogos desenvolveram, há vários anos, um esquema para ativar os neurônios necessários usando a luz. Pensa-se que o gene do canal de sódio, que responde aos fótons, seja introduzido na célula. Se você brilha na célula, os íons de sódio começam a fluir para dentro dela, o que excita o neurônio. É verdade que eles ainda não aprenderam a lidar com os neurônios calmantes - para acalmar as células, os íons potássio são liberados, mas ainda não foram encontrados tais canais controlados pela luz na natureza.

Esta invenção imediatamente avançou na neurociência. Os cientistas correram para os ratos e rapidamente começaram a fazer um experimento após o outro, aprendendo a estrutura do cérebro. Eles conseguiram rastrear o processo de formação da memória, ligar e desligar os receptores de dor, simular os efeitos dos medicamentos e até ligar e desligar uma ereção. É verdade que até agora todos esses estudos foram realizados apenas em ratos. Afinal, o principal problema desse método é a necessidade de criar um canal no crânio e no cérebro para o suprimento de óptica.

O inventor da tecnologia de sonogenética, Srikant Chalasani , professor assistente do Laboratório de Neurobiologia Molecular, afirma que seu método de ultrassom proposto é capaz de ativar os neurônios necessários. Nesse caso, o ultrassom penetra na pele e nos ossos do crânio, sem afetar nenhuma outra célula do corpo.

"Acreditamos que o uso do ultrassom para a ativação não invasiva de neurônios pode ser amplamente utilizado para decifrar as vias nervosas no cérebro, envolvidas em uma concha intacta do crânio e da pele".

Outra vantagem tecnológica reivindicada é a capacidade de ativar vários grupos de neurônios, uma vez que a possibilidade de alterar a frequência do som excede o conjunto de comprimentos de onda da luz aos quais os neurônios reagem na optogenética.

O uso dessa tecnologia também requer a adição de um gene adicional às células. Os pesquisadores descobriram que a proteína TRP-4, encontrada naturalmente em invertebrados, é sensível ao ultrassom. Ao adicionar essa proteína com o vírus ao corpo de C. Elegans, um verme de nematóide popular entre os pesquisadores, os cientistas foram capazes de criar vários neurônios sensíveis ao ultrassom. Por exemplo, em um dos experimentos, foi possível fazer o worm girar, fornecendo certos pulsos ultrassônicos.



E embora a proteína TRP-4 não seja encontrada em camundongos e humanos, isso não significa que a nova tecnologia seja inútil para nós - o cientista afirma que é possível, adicionando os genes apropriados, fazer as células produzirem essa proteína.

Nesse sentido, embora a aplicação da tecnologia em vertebrados e seres humanos seja apenas hipotética. Além disso, como a luz viaja mais rápido que o som e os processos no cérebro humano ocorrem com rapidez suficiente, o controle dos neurônios não será possível para todos os processos. Muito provavelmente, como Chalasani sugere, as tecnologias de sonogenética e optogenética se complementam.

Source: https://habr.com/ru/post/pt384269/