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Sonotermogenética: Novo dispositivo ativa as células nervosas na região mais profunda do cérebro

por Fabiano de Abreu Rodrigues

O PhD, neurocientista, neuropsicólogo e biólogo Fabiano de Abreu explica sobre a sonotermogenética e como ela pode controlar o comportamento estimulando um alvo específico nas zonas profundas do cérebro

Uma equipe multidisciplinar da Universidade de Washington em St. Louis liderada por Hong Chen, professor assistente de engenharia biomédica na Escola de Engenharia McKelvey e de oncologia por radiação na Faculdade de Medicina, é a primeira a fornecer evidências mostrando ativação não invasiva e específica do tipo celular de neurônios no cérebro de mamíferos, combinando efeito de aquecimento induzido por ultrassom e genética, chamado de sonotermogenética.

Procuramos o PhD, neurocientista, neuropsicólogo e biólogo Fabiano de Abreu Rodrigues, membro da Associação brasileira e Federação Européia de Neurociências, que analisou o estudo para nos explicar melhor a descoberta.

“A técnica usa ultrassom que pode ativar e desativar tipos específicos de neurônios no cérebro através de estímulos. Podendo de forma direcionada, controlar com precisão a atividade motora sem a implantação de um dispositivo cirúrgico.”

O que seria sonotermogenética?

“É a combinação de ultrassom e genética que controla o comportamento estimulando um alvo específico nas profundezas do cérebro. O dispositivo de ultrassom usado na cabeça de camundongos no experimento, em movimento livre, atingiu diferentes áreas do cérebro. O ultrassom pode influenciar a atividade do canal iônico e controlar, de forma não invasiva, sem invadir o interior do cérebro com dispositivos, a atividade de células específicas.”

Chen e a equipe entregaram uma construção viral contendo canais iônicos TRPV1 a neurônios geneticamente selecionados. Em seguida, eles entregaram uma pequena explosão de calor via ultrassom focado em baixa intensidade para os neurônios selecionados no cérebro por meio de um dispositivo vestível. O calor, apenas alguns graus mais quente que a temperatura corporal, ativou o canal iônico TRPV1, que atuou como um interruptor para ligar ou desligar os neurônios.

“Foram encontrados cerca de 10 canais iônicos, que são proteínas de membrana, que ajudam a estabelecer e controlar a diferença de potencial elétrico, mecanossensíveis, com a capacidade de modular as correntes com o ultrassom em até 23% a depender da intensidade do estímulo relacionado ao canal.”

O trabalho também usa a optogenética, que faz uso de ferramentas moleculares e de atuadores sensíveis à luz e restringidos a neurônios profundos no cérebro.

“A optogenética tem importância e teve resultados em descobertas de circuitos neurais, mas é limitada na profundidade de penetração. Isso é relativo ao espalhamento da luz e acaba por ser necessário o uso de implante cirúrgico de fibras ópticas.”

A sonotermogenética tem a promessa de atingir qualquer local no cérebro com resolução em escala milimétrica sem causar nenhum dano ao cérebro.

“Distúrbios neurológicos como a doença de Parkinson e a epilepsia tiveram algum sucesso no tratamento com estimulação cerebral profunda, que exige o implante de um dispositivo cirúrgico. Esse experimento e descoberta não só auxiliam nessas doenças, como também abrem caminhos para novas descobertas e entendimento do funcionamento das nossas conexões nas regiões que ainda são de difícil acesso.”

Referência: https://www.sciencedaily.com/releases/2021/05/210528150507.htm

Alguns destaques

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