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Nanotecnologia

Fonte de luz 3D para o cérebro

Redação do Site Inovação Tecnológica - 26/11/2012

Fonte de luz 3-D para o cérebro
Cada sonda, com 12 janelas de luz, é mais fina do que um fio de cabelo humano.
[Imagem: A.N. Zorzos et al./Optics Letters]

Luz para o cérebro

Medicamentos podem alterar o funcionamento das células, mas de forma generalizada e sem nenhum controle temporal - não se pode desligar um medicamento se algo começar a dar errado.

Isso é possível com os implantes neurais, mas eles têm o inconveniente de usar eletrodos que, além de literalmente espetar o cérebro, atingem todos os tipos de células na região do implante.

As coisas podem ser um pouco mais seletivas, menos invasivas e mais controláveis com a optogenética, quando as células são ativadas por luz.

E poderá ficar ainda melhor com a criação de um microcomponente que permite disparar a luz para tipos específicos de células neurais em qualquer ponto de um espaço 3D do cérebro.

Interruptores de luz

Anthony Zorzos e seus colegas do MIT criaram "interruptores de luz" que prometem ajudar a entender melhor como o cérebro funciona e, no futuro, substituir os chips neurais por sensores e atuadores que disparem e coletem sinais para os neurônios de forma seletiva, usando diferentes cores de luz.

Iluminando áreas precisas do cérebro, os cientistas podem ativar ou desativar grupos específicos de neurônios para pesquisar doenças como epilepsia ou Mal de Parkinson.

"Você pode ver uma atividade neural no cérebro associada com comportamentos específicos. Mas isto é importante? Ou é simplesmente uma cópia passiva de uma atividade importante localizada em outro lugar?" pergunta o professor Edward Boyden, coordenador da pesquisa.

"Não há forma de saber a resposta se você ficar simplesmente olhando," acrescenta ele.

Janelas de luz

As ferramentas optogenéticas anteriores eram versões 1D desse novo dispositivo, que só permitiam iluminar a superfície do tecido cerebral.

Agora será possível disparar a luz em seções 3D, o que permitirá ativar e desativar circuitos inteiros do cérebro.

O dispositivo usa uma matriz de sondas muito finas - mais finas do que um fio de cabelo humano - que disparam luz em "janelas" ao longo de seu comprimento.

Cada janela pode emitir luz de uma cor diferente, permitindo controlar tipos diferentes de células neurais.

Os primeiros testes mostraram que um chip optogenético com cerca de 100 sondas permite o controle preciso de uma área do cérebro de um centímetro cúbico.

Uso terapêutico da optogenética

Um inconveniente do uso terapêutico da optogenética é que ela depende de alterações genéticas para tornar as células sensíveis a cores específicas da luz.

Além disso, o uso em humanos exigirá que se demonstre que as alterações genéticas exigidas pela técnica não produzem efeitos colaterais.

Enquanto isso, porém, a nova ferramenta parece tão promissora para os estudos em animais de laboratório que a equipe já considera montar uma empresa para conseguir atender a todos os pedidos feitos por outras equipes de cientistas.

Bibliografia:

Artigo: Three-dimensional multiwaveguide probe array for light delivery to distributed brain circuits
Autores: Anthony N. Zorzos, Jorg Scholvin, Edward S. Boyden, Clifton G. Fonstad
Revista: Optics Letters
Vol.: 37, Issue 23, pp. 4841-4843






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