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Método para “ligar” e “desligar” neurônios

Esse post escrevi há algum tempo atrás para as minhas amigas do blog Até o tálamo (www.ateotalamo.wordpress.com) e vocês podem conferir nesta página aqui.

Ligar e desligar? Como assim?

Para entender como isso funciona, vamos fazer uma breve retrospectiva de como os pesquisadores chegaram nessa brilhante ideia.

Tudo começou quando pesquisadores estudavam as algas verdes. Esses estudos queriam desvendar como elas, organismos unicelulares, conseguiam se mover para e contra a luz sem possuir olhos. Apenas alguns anos atrás, alguns cientistas descobriram que esses seres vivos possuem moléculas fotossensíveis, como aquelas encontradas na retina dos seres humanos. Apenas a título de curiosidade, essas moléculas foram chamadas de “channelrhodopsins”. Essas moléculas fotosensíveis não são somente sensíveis a luz, mas também atuam como canais iônios, permitindo a entrada e saída de íons dentro da célula, e gerando assim sinais elétricos nos neurônios. Neste caso, a luz vai fazer com que esse canal se abra e permita o influxo de íons suficiente para excitar as células nervosas, o que podemos assimilar aqui como “ligar” neurônios, ou seja, ativá-los.

Mais tarde, descobriram uma outra molécula capaz de fazer o efeito contrário. Essa molécula foi encontrada em bactérias que vivem em lagos desertos, salgados. Elas possuem uma canal iônico que é uma “bomba”, que quando ativada por uma feixe de luz faz com que o neurônio seja “inibido”, ou seja, ele pára a sua atividade de condução de impulsos nervosos.

Oras, já descobrimos o que as algas verdes e as bactérias tem a ver com os neurônios! Mas o leitor pode se perguntar: tudo bem, eles possuem esses mecanismos de ligar e desligar neurônios, mas eu não! E agora?

É simples, usando métodos de genética moderna, esses canais podem ser inseridos nos nossos neurônios de interesse, o que permite então que os cientistas liguem e desliguem os neurônios usando um feixe de luz (como na figura abaixo).  No esquema da esquerda, um feixe de luz é capaz de estimular o neurônio que contém as moléculas fotossensíveis, já no segundo esquema, a luz inibe a atividade do neurônio que contém tais moléculas. Esse feixe de luz é gerado por uma fibra óptica que é cuidadosamente inserida na cabeça dos animais, como ilustrado na primeira figura.

E o que isso tem a ver com a medicina? Tudo! Alguns estudos com animais já provaram que no futuro poderemos desenvolver terapias e provar a função de partes específicas do cérebro em mamíferos. Só para instigar a curiosidade, algumas pesquisas com ratos cegos conseguiram fazer com que esses animais respondessem à luz, quando as moléculas fotossensíveis foram posteriormente inseridas nos seus neurônios da retina.

Com esses estudos, os cientistas poderão estudar e controlar grupos esécíficos de neurônios, simplesmente com pulsos de luz, e poderão então, entender como esses neurônios agem dentro do nosso cérebro e como eles produzem comportamentos particulares. Isso vai possibilitar o mapemanto de circuitos neurais do cérebro com precisão, melhorar os diagnósticos de possíveis doenças neurológicas e oferecer também melhores tratamentos.

Como exemplo, essa técnica poderá ajudar os pesquisadores a entender como se desenvolve a doença de Parkinson (na qual existem partes do cérebro que ficam muito ativas e outras menos ativas), bem como propor tratamentos para ela.

Mais uma vantagem desse método, é muito menos invasivo do que algumas terapias propostas para melhorar os sintomas de algumas doenças neurológicas, como o DBS (deep brain stimulation) para o tratamento do Mal de Parkinson, no qual eletrodos são implantados dentro do cérebro do paciente.   Além disso, o método de estimulação com a luz, permite que populações de neurônios específicas sejam ativadas e desatividas, sendo portanto, um método mutio mais preciso.

Esse método de “controlar” o cérebro com luzes, pode ser chamado de optogenética. E para quem se interessou, aqui vai mais uma leitura complementar: http://www.scientificamerican.com/article.cfm?id=optogenetics-controlling.

 

Agradeço as meninas do blog pela oportunidade!

Grande abraço a todos!

 

Créditos para: Kim Thompson, Viviana Gradinaru e Karl Deisseroth, da Universidade de Stanford.

 

Mais informações sobre optogenética: aqui e aqui.

 

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