Nanotecnologia

A nanotecnologia que controla o cérebro com luz

A nanotecnologia que controla o cérebro com luz
Cada nanossonda possui quatro compartimentos com drogas para interagir com os neurônios. Os comandos são enviados por uma conexão de infravermelho, semelhante à de controles remotos de TV. [Imagem: Alex David Jerez Roman/Jeong Lab]

Nanossonda

O andar de um camundongo foi controlado por uma conexão sem fios, com os pesquisadores determinando se ele deveria virar à direita ou à esquerda pressionando botões de um controle remoto.

Isto foi possível graças a um implante neural que pode ser controlado remotamente, liberando substâncias que acionam ou desativam os neurônios no cérebro do animal.

"Nós usamos estratégias de nanomanufatura para fabricar um implante que nos permite penetrar profundamente no cérebro do animal com um mínimo de dano," disse o professor John Rogers, da Universidade de Illinois, nos Estados Unidos.

Os pesquisadores usam sondas optogenéticas ou tubos metálicos para monitorar e controlar o cérebro de cobaias em estudos de diversas condições de saúde humana, como a depressão, vícios e dores crônicas. Mas as sondas neurais existentes até agora mantêm o animal preso a cabos ou fibras ópticas, limitando o valor das observações.

Neurociências abertas

A nanossonda, com 500 micrômetros de comprimento por 80 micrômetros de espessura, usa canais fluídicos controlados por luz para liberar no cérebro as drogas que controlam os neurônios.

O aparato de transmissão sem fios é montado externamente, sobre o crânio do animal, mas é pequena o suficiente para não atrapalhar seus movimentos ou alterar seu comportamento. A central de controle funciona a até um metro de distância do animal.

Cada sonda possui espaço para até quatro drogas diferentes, cada uma controlada por um nanoLED, permitindo múltiplos experimentos com cada implante.

No artigo descrevendo a nanossonda, os pesquisadores divulgaram todas as instruções necessárias para que outras equipes construam suas próprias sondas neurais wireless.

"Uma ferramenta somente é boa se for usada. Nós acreditamos que uma abordagem aberta e coletiva para as neurociências é um excelente caminho rumo ao entendimento dos circuitos cerebrais normais e saudáveis," disse o professor Michael Bruchas, membro da equipe.

Bibliografia:

Wireless Optofluidic Systems for Programmable In Vivo Pharmacology and Optogenetics
Jae-Woong Jeong, Jordan G. McCall, Gunchul Shin, Yihui Zhang, Ream Al-Hasani, Minku Kim, Shuo Li, Joo Yong Sim, Kyung-In Jang, Yan Shi, Daniel Y. Hong, Yuhao Liu, Gavin P. Schmitz, Li Xia, Zhubin He, Paul Gamble, Wilson Z. Ray, Yonggang Huang, Michael R. Bruchas, John A. Rogers
Cell
Vol.: In Press
DOI: 10.1016/j.cell.2015.06.058




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