29/06/2021

Cérebro humano é controlado com um raio de luz

Redação do Diário da Saúde
Cérebro humano é controlado com um raio de luz
Ao contrário da optogenética, a nova técnica fotofarmacológica é menos arriscada e menos invasiva.
[Imagem: IBEC/IDIBAPS]

Controle do cérebro com luz

Pesquisadores espanhóis conseguiram, pela primeira vez, controlar as transições de estado do cérebro - de dormindo para acordado - usando uma molécula responsiva à luz.

Isso não apenas abre o caminho para atuar sobre a atividade cerebral e entender sua conexão com a cognição e o comportamento, mas também pode levar ao desenvolvimento de medicamentos controladas por luz para o tratamento de lesões cerebrais ou doenças como depressão, transtornos bipolares ou doenças de Parkinson e Alzheimer.

Até agora, a técnica com melhor precisão para controlar os neurônios por meio da luz é a optogenética, mas ela depende da manipulação genética das células neurais, o que praticamente inviabiliza seu uso em seres humanos por questões de segurança.

Esta nova molécula fotossensível, batizada de PAI (Ftalimida-Azo-Iper) pode controlar de forma específica e local os receptores colinérgicos muscarínicos, ou seja, os receptores de acetilcolina, um neurotransmissor cerebral muito importante em vários processos, como o aprendizado da atenção e a memória.

A molécula pode ser simplesmente injetada, e então ativada ou desativada por luz, induzindo mudanças neurais.

Controle dos estados cerebrais

As transições entre estados cerebrais, como passar do sono para o despertar ou acordar de um coma, baseiam-se na transmissão de sinais químicos e elétricos entre grupos de neurônios envolvidos em diferentes funções.

Outras técnicas usadas para modular e controlar essa atividade neuronal incluem a estimulação magnética transcraniana e o ultrassom, mas ambas têm limitações no desempenho espaço-temporal e espectral.

Agora, os pesquisadores superaram essas limitações usando o que eles chamam de fotofarmacologia.

Aplicando a PAI ao cérebro e, subsequentemente, iluminando-o com uma luz branca, os pesquisadores conseguiram modular as oscilações lentas emergentes espontâneas nos circuitos neuronais e manipular reversivelmente a frequência oscilatória do cérebro.

Isto permitiu induzir e investigar em detalhes, de uma forma controlada e não invasiva, as transições do cérebro do sono para o estado de vigília.

"O controle da atividade neuronal no cérebro é fundamental para realizar pesquisas básicas e aplicadas e para desenvolver técnicas seguras e precisas para realizar intervenções cerebrais terapêuticas em neurologia clínica," explicou o professor Fabio Riefolo, do Instituto de Bioengenharia da Catalunha (Espanha).

Checagem com artigo científico:

Artigo: Control of Brain State Transitions with a Photoswitchable Muscarinic Agonist
Autores: Almudena Barbero-Castillo, Fabio Riefolo, Carlo Matera, Sara Caldas-Martínez, Pedro Mateos-Aparicio, Julia F. Weinert, Aida Garrido-Charles, Enrique Claro, Maria V. Sanchez-Vives, Pau Gorostiza
Publicação: Advanced Science
DOI: 10.1002/advs.202005027
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