Los dispositivos implantados envían estimulación eléctrica dirigida al sistema nervioso para interferir con la actividad cerebral anormal, y comúnmente se supone que las neuronas son las únicas células cerebrales importantes que necesitan ser estimuladas por estos dispositivos. Sin embargo, la investigación publicada en Ingeniería biomédica de la naturaleza revela que también puede ser importante apuntar a las células gliales de soporte que rodean las neuronas.
La colaboración fue dirigida por Erin Purcell, profesora asistente de ingeniería biomédica en la Universidad Estatal de Michigan; Joseph W. Salatino, investigador de estudiantes graduados de Purcell; Kip A. Ludwig, director asociado de tecnología en Mayo Clinic; y Takashi Kozai, profesor asistente debioingeniería en la Escuela de Ingeniería Swanson de la Universidad de Pittsburgh.
"Las células gliales son las más abundantes en el sistema nervioso central y son críticas para la función de la red neuronal", dice Kozai. "La función más obvia de las células gliales se ha relacionado con su papel en la formación de tejido cicatricial para prevenir la propagaciónde lesiones y degeneración neuronal, pero se desconoce mucho sobre su papel en el cerebro "
El estudio, "Respuestas gliales a los electrodos implantados en el cerebro", sugiere que estas células gliales son más funcionales de lo que se pensaba anteriormente. "Desde proporcionar soporte para el factor de crecimiento y asegurar el suministro adecuado de oxígeno y nutrientes al cerebro hasta recortar las sinapsis obsoletas yReciclando productos de desecho, los hallazgos recientes muestran que las células gliales hacen mucho más para garantizar que la actividad cerebral esté optimizada ", dice Kozai.
Las señales lentas y tenues de las células gliales son mucho más difíciles de detectar que la actividad eléctrica vibrante de las neuronas. Los nuevos avances en tecnología permiten a los investigadores como Kozai detectar las sutilezas de la actividad de las células gliales, y estas observaciones arrojan nueva luz sobre la corrienteproblemas que plagan dispositivos de implantes y el tratamiento de enfermedades neurológicas.
Kozai explica: "La disfunción en las células gliales ha sido implicada como una causa y / o un importante contribuyente a un número creciente de enfermedades neurológicas y del desarrollo. Por lo tanto, es lógico que el objetivo de estas células gliales en lugar de o en combinación conneuronas pueden mejorar drásticamente los tratamientos actuales "
Kozai dirige el Laboratorio Bionic en Pitt, donde los investigadores están investigando la respuesta biológica del tejido a las tecnologías implantables. Aunque ha habido muchos avances en la tecnología de implantes neurales en los últimos años, sus efectos subyacentes y las razones de su falla aún desconciertan a los científicos. Al usarTécnicas avanzadas de microscopía, los investigadores pueden crear mapas neurológicos más detallados e imágenes.
"Al combinar la microscopía multifotónica in vivo y la electrofisiología in vivo, nuestro laboratorio puede visualizar mejor cómo se mueven y cambian las células con el tiempo en el cerebro vivo y explicar cómo los cambios en estas células gliales alteran la actividad de la red neuronal visualmente evocada", diceKozai: "Usar este enfoque para comprender mejor estas células puede ayudar a guiar el diseño y el éxito del implante".
El laboratorio de Kozai está trabajando actualmente con Franca Cambi, profesora de neurología en Pitt, en un proyecto para comprender el papel de otro tipo de células gliales en la lesión cerebral y la actividad neuronal. "Las células progenitoras de oligodendrocitos", o OPC, son células progenitoras.- similar a las células madre - que tienen la capacidad de diferenciarse durante la reparación de tejidos.
"Aunque los OPC no se han estudiado en la interfaz cerebro-computadora, forman sinapsis directas con las neuronas y son fundamentales para su reparación", explica Kozai. "Como células progenitoras, tienen la capacidad de diferenciarse en una variedad de células, incluidas las neuronas"La tecnología avanza hasta el punto en el que podemos tener una mejor comprensión de cómo funciona el cerebro de manera integral, en lugar de centrarse únicamente en las neuronas porque sus señales eléctricas hacen que parezcan más brillantes al obtener imágenes del cerebro".
Kozai cree que es un momento crucial para investigar estas células y reconoce al Dr. Ben Barres, un neurocientífico aclamado en la Universidad de Stanford, que hizo descubrimientos cruciales en la investigación de células gliales. Kozai dijo: "Perdimos a un gran científico y pionero en estocampo de la neurociencia. El profesor Ben Barres realmente descubrió la importancia de estas células gliales en las lesiones y enfermedades cerebrales. Tenemos que seguir presionando para ver cómo podemos mejorar el tratamiento actual arreglando estas células cerebrales poco apreciadas ".
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Materiales proporcionado por Universidad de Pittsburgh . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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