Notícia

Dispositivo sem fio minúsculo pode iluminar a atividade de neurônios no cérebro

Escola de Engenharia da Universidade do Arizona

Fonte

Universidade do Arizona

Data

sexta-feira, 30 julho 2021 06:45

Áreas

Bioeletrônica. Engenharia Biomédica. Neurociências.

Tudo o que acontece no cérebro é resultado de neurônios enviando e recebendo sinais em redes complexas que não são totalmente compreendidas pelos cientistas. São essas redes que nos permitem pegar uma xícara de café, rir de uma piada ou levantar da cadeira. Quando alguns neurônios não enviam e recebem sinais corretamente, isso pode levar a problemas como epilepsia, depressão e dor crônica.

Pesquisadores da Escola de Engenharia da Universidade do Arizona, nos Estados Unidos, liderados pelo Dr. Philipp Gutruf, professor de Engenharia Biomédica, estão criando novas ferramentas para um método chamado optogenética, que ilumina neurônios específicos no cérebro para excitar ou suprimir atividades cerebrais. Os experimentos optogenéticos têm como objetivo aumentar a compreensão de como o cérebro funciona, permitindo que os cientistas desenvolvam e testem curas potenciais para doenças como as doenças neurodegenerativas.

Em um novo artigo publicado na revista científica PNAS, pesquisadores da Universidade do Arizona colaboraram com pesquisadores da Universidade Northwestern, também nos Estados Unidos, para demonstrar uma ferramenta de distribuição de luz sem restrições para permitir o uso da optogenética no cérebro.

“Essa técnica significa que podemos usar optogenética sem ter que penetrar no crânio ou no tecido cerebral, tornando [o método] muito menos invasivo”, disse Jokubas Ausra, doutorando em Engenharia Biomédica e primeiro autor do artigo.

Dispositivo minúsculo, grandes resultados

Os experimentos atuais de optogenética, feitos em modelos animais, envolvem a introdução de uma proteína sensível à luz, que se liga a neurônios específicos no cérebro. Neste estudo, os cientistas usaram um pequeno dispositivo para enviar pulsos de luz apenas para esses neurônios e modular sua atividade.

No novo artigo, os pesquisadores relataram o primeiro dispositivo de simulação optogenética transcraniana sem fio que pode enviar luz através do crânio em vez de penetrar fisicamente na barreira hematoencefálica. A técnica transcraniana é feita com um dispositivo sem fio e sem bateria, fino como uma folha de papel e com cerca de metade do diâmetro de uma moeda, implantado logo abaixo da pele.

“Isso é significativo porque quando a optogenética se torna disponível para humanos, temos tecnologia que permite a entrega de luz contínua aos neurônios no cérebro ou na coluna”, disse o Dr. Philipp Gutruf. “Isso significa que temos uma tecnologia precursora que pode algum dia ajudar a controlar condições como epilepsia ou dor crônica sem cirurgia invasiva e uso crônico de drogas”, destacou o professor.

Acelerando o progresso futuro

Ainda há um longo caminho a percorrer antes que a tecnologia esteja disponível para humanos. Em particular, devem ser feitos progressos nos métodos de introdução de proteínas sensíveis à luz no cérebro humano e na periferia.

Nesse ínterim, a descoberta de um método de fornecimento de luz mais poderoso melhora a capacidade dos cientistas de desenvolver estudos em condições mais naturais. Como [a técnica] não requer sondas invasivas, também torna a pesquisa optogenética mais acessível. Agora, mesmo os laboratórios sem uma gama sofisticada de equipamentos cirúrgicos podem ajudar no avanço deste campo.

“Essa ferramenta permite que os cientistas façam uma ampla gama de experimentos que antes não eram possíveis. Essas possibilidades permitem que a comunidade científica progrida mais rapidamente para descobrir os princípios de funcionamento do cérebro e desenvolver e testar tratamentos em ambientes precisos. Isso é importante para muitas áreas – por exemplo, permitindo terapias para a dor  sem medicamentos para vencer a crise dos opioides”, concluiu o Dr. Philipp Gutruf.

Acesse o resumo do artigo científico (em inglês).

Acesse a notícia completa na página da Universidade do Arizona (em inglês). Imagem: DIspositivo sem fio e sem bateria. Fonte: Escola de Engenharia da Universidade do Arizona.

Fonte: Emily Dieckman, Escola de Engenharia da Universidade do Arizona.

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