Notícia

Novo implante fotoelétrico pode controlar a atividade de neurônios da medula espinhal

LSBI/Escola Politécnica Federal de Lausanne

Fonte

EPFL | Escola Politécnica Federal de Lausanne

Data

terça-feira, 5 outubro 2021 06:05

Áreas

Bioeletrônica. Engenharia Biomédica. Física Médica. Neurociências.

Um implante revolucionário desenvolvido na Escola Politécnica Federal de Lausanne (EPFL), na Suíça, permite aos neurocientistas ativar ou inibir neurônios específicos da medula espinhal, aplicando luz em um determinado comprimento de onda. O implante dará aos pesquisadores uma visão sobre como funciona o sistema nervoso e a chance de desenvolver novas maneiras de tratar distúrbios neurológicos.

O Dr. Grégoire Courtine não hesita em usar a palavra “revolucionário” ao descrever o campo emergente da optogenética – uma tecnologia que usa pulsos de luz para controlar a atividade neural individual – e o que isso pode significar para a neurociência. O Dr. Courtine, diretor do Centro de Pesquisa NeuroRestore – juntamente com a neurocirurgiã Dra. Jocelyne Bloch– está atualmente desenvolvendo um implante optogenético junto com a Dra. Stéphanie Lacour, especialista em Tecnologia Neuroprotética. “Nosso sistema nos permite controlar a atividade de qualquer neurônio da medula espinhal. Por sua vez, isso nos ajuda a entender o papel que [cada neurônio da medula espinhal] desempenha no funcionamento geral do sistema nervoso”, destacou o Dr. Gégoire Courtine.

A chave para a descoberta é a nova tecnologia de implante desenvolvida pelo grupo de pesquisa da Dra. Stéphanie Lacour. “Encontramos uma maneira de encapsular LEDs miniaturizados em um implante flexível que é fino, mas resistente o suficiente para ser aplicado na superfície da medula espinhal de um camundongo, deslizando-o por baixo das vértebras ao longo de toda a seção lombar. Depois, trabalhamos com nossos colegas do  Instituto Federal de Tecnologia de Zurique (ETH Zurique) para criar um circuito eletrônico sem fio que pudesse ser usado para ligar um ou mais LEDs e controlar a duração e a intensidade da luz emitida com extrema precisão. Finalmente, por meio de um sistema integrado no chip personalizado, os pulsos de luz podem ser gerenciados naturalmente, por exemplo, em resposta à atividade muscular ou algum outro sinal fisiológico”, explicou a pesquisadora. O sistema implantável optoeletrônico é controlado via Bluetooth.

Comportando-se o mais naturalmente possível

O Dr. Courtine enfatiza que a capacidade do sistema de funcionar de forma autônoma é crucial: “Isso nos livra dos sistemas baseados em fios que geralmente são necessários para esse tipo de pesquisa. Agora podemos observar camundongos enquanto eles se movem livremente e examinar o papel que os neurônios desempenham em movimentos complexos, como caminhar e nadar, em um ambiente ecológico”.

Um dos maiores desafios no desenvolvimento da tecnologia foi encontrar uma maneira de administrar pulsos de luz que penetram na profundidade da medula espinhal sem serem absorvidos e refletidos pelas fibras nervosas. Para resolver esse problema, a equipe de pesquisa modificou os LEDs para emitir luz vermelha – uma cor que é muito menos afetada pelas fibras nervosas do que a luz azul normalmente emitida pelos diodos.

Caminho para novas terapias

A descoberta dos pesquisadores provavelmente impulsionará o desenvolvimento de novas aplicações terapêuticas da optogenética. A capacidade de estimular ou inibir neurônios específicos da medula espinhal usando pulsos de luz permitirá aos médicos reduzir a dor, melhorar a função autonômica e até mesmo tratar a paralisia. Ainda pode haver um longo caminho a percorrer antes que seus implantes sejam usados ​​clinicamente, mas a equipe de pesquisa está confiante de que uma versão de seu implante estará disponível para pacientes humanos em um futuro não muito distante.

Os resultados do estudo foram publicados na revista científica Nature Biotechnology.

Acesse o resumo do artigo científico (em inglês).

Acesse a notícia completa na página da EPFL (em inglês).

Fonte: Emmanuel Barraud, EPFL. Imagem: O dispositivo pode ser implantado diretamente na dura-máter, sob as vértebras. Fonte: LSBI/Escola Politécnica Federal de Lausanne.

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