Los investigadores del Centro de Biociencia Regenerativa de la Universidad de Georgia han logrado reproducir los efectos de la lesión cerebral traumática y estimular la recuperación en las células neuronales cultivadas en una placa de Petri. Esto los convierte en el primer equipo científico conocido en el país en hacerlo utilizando células madreneuronas derivadas. El procedimiento, detallado en un nuevo artículo en Nature Informes científicos , tiene implicaciones significativas para el estudio y el tratamiento de tales lesiones.
A diferencia de otras células del cuerpo, la mayoría de las neuronas del sistema nervioso central no pueden repararse ni renovarse. Usando un agente llamado glutamato que se libera en grandes cantidades en el cerebro después de una lesión traumática, el equipo de investigación registró una interrupción similar a una conmoción cerebral.actividad neuronal en un plato que contiene docenas de electrodos diminutos. A través de estas grabaciones, luego evaluaron la actividad e influyeron en la recuperación mediante estimulación eléctrica.
"Una vez que las neuronas alcanzan un cierto nivel de densidad en el plato, comienzas a ver lo que llamamos actividad sincrónica de una manera muy oportuna", dijo el autor principal Lohitash Karumbaiah, profesor asistente en la Facultad de Ciencias Agrícolas y Ambientales de la Universidad de GeorgiaDepartamento de Ciencia de la Lechería Animal. "Saber que podríamos recrear una actividad sincronizada similar a un cerebro en un plato nos dio el ímpetu para preguntar: '¿Qué pasaría si interrumpimos este ritmo y cómo podemos recuperarnos de algo así?'"
En 2015, la Administración de Alimentos y Medicamentos de EE. UU. Aprobó el primer dispositivo de estimulación cerebral profunda, un gorro de estimulación eléctrica que los pacientes usan continuamente, para el tratamiento de la enfermedad de Parkinson. Karumbaiah y su equipo esperan que la estimulación eléctrica pueda ser clínicamente traducibleenfoque para la recuperación de una lesión cerebral traumática, o TBI. El siguiente paso, dijo, es conectarse con colaboradores externos para adaptar los enfoques de estimulación eléctrica con biomateriales que pueden explotar la neuroplasticidad.
Dichos tratamientos podrían ser muy beneficiosos, por ejemplo, para los veteranos. Muchos veteranos sufren de TBI incurridos a través de ondas de choque por explosiones, sin un punto focal físico de lesión ". Perforar en el cerebro al azar para acceder al tejido en tales casos no tiene sentido", dijo Karumbaiah." Un dispositivo portátil que puede administrar niveles bastante controlados de estimulación eléctrica relevante puede ayudar a estos pacientes ".
Uno de los coautores de Karumbaiah es Maysam Ghovanloo, profesor de ingeniería eléctrica e informática en el Instituto de Tecnología de Georgia. Ghovanloo ha liderado el desarrollo del sistema Tongue Drive, que permite a las personas con lesiones de la médula espinal controlar su silla de ruedas o dispositivos digitales mediantemoviendo la lengua. También ha desarrollado tecnologías para la interfaz neuronal y los dispositivos médicos implantables. Ghovanloo pondrá su experiencia en instrumentación médica para trabajar en el desarrollo de dispositivos para los estudios preclínicos del equipo.
"Hemos desarrollado un enfoque único para observar y guiar los patrones de estimulación en el cerebro en múltiples niveles, desde neuronas individuales hasta el tejido neural, y eventualmente todo el cerebro", dijo Ghovanloo. "Todo teniendo en cuenta elcomportamiento animal para aplicar estimulación de manera oportunista cuando son más efectivos "
Según Karumbaiah y Ghovanloo, los dispositivos de estimulación eléctrica, ya sean diseñados para implantación o uso portátil, deben ser pequeños y eficientes en cuanto a energía. Creen que su enfoque será clínicamente práctico porque el diseño inteligente y la aplicación de regímenes de estimulación pueden reducir significativamente el consumo de energía."
"Debido a que hemos estado grabando desde estas neuronas durante mucho tiempo, sabemos cuál es la magnitud de los pulsos o actividades de estas neuronas", dijo Charles-Francois Latchoumane, un investigador postdoctoral en el laboratorio de Karumbaiah. "Ahora podemosimite esas rutinas programándolas externamente y retroalimentandolas al cerebro ".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Georgia . Original escrito por Charlene Betourney. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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