Cientistas desligam neurônios no cérebro usando luz

Cientistas desligam neurônios utilizando luz
Usando luzes de diferentes cores, os cientistas "desligam" áreas específicas do cérebro, o que poderá levar a tratamentos para diversos problemas neurológicos, inclusive de doenças como o Mal de Parkinson.
[Imagem: Arthur Toga/UCLA School of Medicine]

Luz no cérebro

Neurocientistas do MIT (Massachusetts Institute of Technology), nos Estados Unidos, desenvolveram uma nova e poderosa classe de ferramentas para desativar - de forma reversível - a atividade do cérebro.

Usando luzes de diferentes cores, os cientistas "desligam" áreas específicas do cérebro, o que poderá levar ao desenvolvimento de tratamentos para diversos problemas neurológicos, inclusive de doenças como o Mal de Parkinson.

Silenciamento dos neurônios

Quando dirigidas para neurônios específicos, as luzes poderão permitir o desenvolvimento de novos tratamentos para anomalias da atividade cerebral anormal associada a diversos distúrbios, incluindo a dor crônica, epilepsia, lesões cerebrais e o Mal de Parkinson.

Esses transtornos neurológicos poderiam ser melhor tratados pelo "silenciamento" dos neurônios problemáticos, ao invés de tentar estimular a atividade cerebral.

Estas novas ferramentas de luz, que os cientistas chamam de "super silenciadores", exercem um controle preciso sobre a temporização na qual os circuitos neurais hiperativos são desligados - um efeito que não é possível de obter com nenhum medicamento já existente ou com qualquer outra terapia convencional.

"Silenciar diferentes conjuntos de neurônios com luzes de cores diferentes nos permite entender como eles funcionam em conjunto para implementar as funções cerebrais," explica Ed Boyden, coordenador do estudo. "Usando essas novas ferramentas, podemos olhar para duas rotas neurais e estudar como elas se juntam para processar informações," diz ele.

Desligando o cérebro com luz

O funcionamento dos "super silenciadores" de luz deriva de dois genes encontrados em diferentes organismos naturais, tais como bactérias e fungos.

Esses genes, chamados Arch e Mac, são proteínas ativadas por luz que ajudam os organismos a produzir energia. Quando Arch e Mac são colocados dentro dos neurônios, os pesquisadores podem inibir a sua atividade fazendo a luz incidir sobre eles.

A luz ativa as proteínas, o que reduz a tensão elétrica nos neurônios e, de forma segura e eficaz, impede que eles disparem. O gene Arch é especialmente sensível à luz amarela, enquanto o Mac é ativado com luz azul.

"Desta forma, o cérebro pode ser programado com diferentes cores de luz e, possivelmente, permitir a correção das computações neurais corrompidas que levam à doença," explica Brian Chow, coautor da pesquisa.

Estudo da cognição

O silenciamento multicor dos neurônios aumenta dramaticamente a complexidade com que se pode estudar o cérebro. Os cientistas planejam utilizar as ferramentas também para estudar a cognição, a forma como o cérebro funciona durante a aquisição de conhecimento.

Até o momento, as pesquisas estão sendo feitas em animais. Determinar se os genes Arch e Mac são seguros e eficazes em macacos será um passo crítico para o potencial uso dessas ferramentas de silenciamento óptico em seres humanos.

Os cientistas planejam usar a luz para examinar os circuitos neurais da cognição e da emoção e para encontrar alvos no cérebro que, quando desligados, possam aliviar a dor e tratar a epilepsia.


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