Todo lo que ocurre en el cerebro es el resultado de neuronas que envían y reciben señales en redes complejas que los científicos no comprenden completamente. Estas redes son las que nos permiten tomar una taza de café, reírnos de un chiste o levantarnos deuna silla. Cuando algunas neuronas no envían y reciben señales correctamente, puede provocar problemas como epilepsia, depresión, adicción y dolor crónico.
Investigadores de ingeniería de la Universidad de Arizona, dirigidos por el profesor de ingeniería biomédica y miembro de la facultad Craig M. Berge Philipp Gutruf, están creando nuevas herramientas para un método llamado optogenética, que ilumina neuronas específicas del cerebro para excitar o suprimir la actividad. Experimentos optogenéticostienen como objetivo aumentar la comprensión de cómo funciona el cerebro, lo que permite a los científicos desarrollar y probar curas potenciales para enfermedades como las enfermedades neurodegenerativas.
En un nuevo artículo publicado en PNAS, los investigadores de UArizona colaboraron con investigadores de la Universidad Northwestern para demostrar una herramienta de suministro de luz sin ataduras para permitir una optogenética sin fisuras en el cerebro.
"Esta técnica significa que podemos usar la optogenética sin tener que penetrar el cráneo o el tejido cerebral, lo que la hace mucho menos invasiva", dijo Jokubas Ausra, estudiante de doctorado en ingeniería biomédica en el Laboratorio Gutruf y primer autor del artículo.
Dispositivo pequeño, grandes resultados
Los experimentos de optogenética actuales, realizados en modelos animales, implican la introducción de una proteína sensible a la luz, que se adhiere a neuronas específicas del cerebro.
Luego, los científicos usan un pequeño dispositivo para enviar pulsos de luz solo a estas neuronas y modular su actividad. Por lo poderosa que es la herramienta, el concepto básico es sencillo: es casi como usar una pequeña linterna de alta tecnología.
En el nuevo artículo, Gutruf y su equipo informan sobre el primer dispositivo de simulación optogenética transcraneal inalámbrico que puede enviar luz a través del cráneo en lugar de penetrar físicamente la barrera hematoencefálica. La técnica transcraneal se realiza utilizando un dispositivo inalámbrico y sin bateríaeso es tan delgado como una hoja de papel y aproximadamente la mitad del diámetro de una moneda de diez centavos, implantado justo debajo de la piel.
"Esto es significativo porque cuando la optogenética esté disponible para los humanos, contamos con tecnología que permite la entrega de luz sin interrupciones a las neuronas en el cerebro o la columna vertebral", dijo Gutruf, quien también es miembro del Instituto BIO5 de la universidad.una tecnología precursora que algún día podría ayudar a controlar afecciones como la epilepsia o el dolor crónico sin cirugía invasiva y el uso crónico de medicamentos ".
Acelerar el progreso futuro
Todavía queda un largo camino por recorrer antes de que la tecnología esté disponible para los humanos. En particular, se debe avanzar en los métodos para introducir proteínas sensibles a la luz en el cerebro y la periferia humanos.
Mientras tanto, el avance de un método de suministro de luz más poderoso mejora la capacidad de los científicos para estudiar sujetos en condiciones más naturales. Debido a que no requiere sondas invasivas, también hace que la investigación en optogenética sea más accesible. Ahora, incluso los laboratorios sin unUna gama sofisticada de equipo quirúrgico puede ayudar a avanzar en el campo.
"Esta herramienta permite a los científicos hacer una amplia gama de experimentos que antes no eran posibles", dijo Gutruf. "Estas posibilidades permiten a la comunidad científica hacer un progreso más rápido para descubrir los principios de funcionamiento del cerebro y desarrollar y probar tratamientos con precisiónentornos. Esto es importante para muchas áreas, por ejemplo, permitir terapias para el dolor sin medicamentos para vencer la crisis de los opioides ".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Facultad de Ingeniería de la Universidad de Arizona . Original escrito por Emily Dieckman. Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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