Notícia

Estimulação cerebral: pesquisadores coreanos desenvolvem novo microssistema por ultrassom

Dispositivo pode fornecer ultrassom a uma profundidade de 3 a 4 mm no cérebro do camundongo e estimular uma regão do cérebro que representa 25% do seu tamanho total

Divulgação, KAIST

Fonte

KAIST | Instituto Avançado de Ciência e Tecnologia da Coreia

Data

sábado, 23 março 2019 10:25

Áreas

Bioeletrônica. Ultrassom. Neurociências.

Uma equipe de pesquisa do Instituto Avançado de Ciência e Tecnologia da Coreia (KAIST, da sigla em inglês), na Coreia do Sul, desenvolveu um transdutor ultrassônico capacitivo (CMUT) e conseguiu a estimulação cerebral por ultrassom de um camundongo que se movimenta livremente. Com este sistema leve e compacto, os pesquisadores podem realizar um conjunto versátil de experimentos in vivo.

Os métodos convencionais para estimular uma região cerebral específica, como a estimulação cerebral profunda (DBS) e a tecnologia optogenética, são altamente invasivos porque precisam inserir sondas no cérebro, o que dificulta sua utilização para aplicação clínica. Embora a estimulação magnética transcraniana (TMS) e a estimulação elétrica transcraniana (TES) não sejam invasivas, elas possuem uma ampla gama de estímulos e problemas com estimulação profunda, o que pode trazer problemas para um tratamento específico.

Neste cenário, a tecnologia de estimulação por ultrassom não invasiva e focada está ganhando uma grande atenção como uma alternativa de estimulação cerebral de última geração. Uma vez que é entregue de forma não invasiva, o ultrassom pode ser aplicado com segurança em seres humanos, bem como em experimentos com animais. A estimulação por ultrassom focalizada é mais vantajosa do que os métodos convencionais em termos de proporcionar estimulação local e profunda.

Experimentos com comportamento animal são essenciais para a pesquisa de estimulação cerebral; no entanto, a tecnologia de estimulação cerebral por ultrassom está atualmente nos estágios iniciais de desenvolvimento. Até agora, apenas pesquisas com camundongos anestesiados (e que portanto não podem se mover) foram realizadas, por causa do peso do dispositivo de ultrassom.

A equipe da professora Dra. Hyunjoo Jenny Leeda Escola de Engenharia Elétrica do KAIST, desenvolveu uma tecnologia que pode fornecer estimulação de ultrassom para o cérebro de um camundongo que se movimenta livremente através de um aparelho de ultrassom microminiaturizado. A equipe estudou miniaturização e CMUTs ultraleves através da tecnologia de sistemas microeletromecânicos (MEMS) e projetou um dispositivo adequado para experimentos comportamentais. O dispositivo, com massa inferior a 1 g (correspondente a menos de 0,05% do peso do camundongo) tem a frequência central, o tamanho, a distância focal e a intensidade ultrassônica ajustadas às dimensões do animal.

Para avaliar o desempenho do dispositivo de ultrassom, a equipe estimulou o córtex motor do cérebro do camundongo e observou a reação do movimento do antepé. Eles também mediram a eletromiografia (EMG) do trapézio.

Como resultado, a equipe confirmou que seu dispositivo pode fornecer ultrassom a uma profundidade de 3 a 4 mm no cérebro do camundongo e estimular uma regão do cérebro que representa 25% do seu tamanho total. Com base nessa pesquisa, a equipe está investigando os efeitos do ultrassom no sono, estimulando o cérebro de camundongos adormecidos.

“Indo além da experiência com camundongos anestesiados parados, esta pesquisa teve sucesso na estimulação cerebral de um camundongo que se movimenta livremente. Estamos planejando estudar camundongos com doenças, como a doença de Parkinson, demência, depressão e epilepsia. Acredito que esta pesquisa básica possa contribuir para o tratamento de doenças relacionadas ao cérebro humano através da estimulação cerebral por ultrassom”, conclui a Dra. Hyunjoo Lee.

Os resultados da pesquisa foram recentemente publicados na revista científica Brain Stimulation.

Acesse o resumo do artigo científico (em inglês).

Acesse a notícia completa na página do KAIST (em inglês).

Fonte: PR Office, KAIST. Imagem: Transdutor em miniatura do ultrassom transcraniano aplicado em um camundongo que se move livremente. Fonte: Divulgação, KAIST.

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