Pela primeira vez na história, engenheiros e neurocientistas da Northwestern University, EUA, programaram
Usando a luz para influenciarUsando neurônios geneticamente modificados, os cientistas estão demonstrando novas maneiras interessantes de controlar áreas muito específicas do cérebro. Esta técnica para estudar o funcionamento das células nervosas é conhecida como optogenética. Baseia-se na introdução de canais especiais em sua membrana - opsinas, que respondem à excitação da luz. Se o cérebro for exposto à luz com um determinado comprimento de onda, os neurônios que possuem tais canais serão ativados ou, inversamente, não serão capazes de gerar potenciais de ação.
Para a expressão dos canais, são utilizados métodos de engenharia genética, para a posterior ativação ou inibição de neurônios e redes neurais, são utilizados lasers, fibras ópticas e outros equipamentos ópticos.
A vantagem dos métodos optogenéticos sobreOs métodos eletrofisiológicos tradicionais de estudar redes nervosas e influenciá-las consistem na possibilidade de ativação ou supressão altamente seletiva de conexões neuronais específicas. Essa seletividade abre novas possibilidades no tratamento da doença de Parkinson, depressão, ansiedade e epilepsia.
Cientistas da Universidade Northwesternabriram novos caminhos nesta área ao serem pioneiros no uso de um novo implante para programar interações sociais entre ratos. Os pesquisadores dizem que isso estabelece as bases para a compreensão de como os relacionamentos se formam em grupos complexos de pessoas.
Implante fino, flexível e sem fionão interferiu de forma alguma com os camundongos e permitiu que eles fossem observados em condições naturais. Pesquisas anteriores usando optogenética exigiam fios de fibra óptica que restringiam o movimento dos ratos durante interações sociais ou ambientes desafiadores.
O próprio implante é minúsculo sem fioum dispositivo que repousa suavemente na superfície externa do crânio, mas sob a pele e o pêlo de um pequeno animal. Sua espessura é de 0,5 mm. Ele se conecta a uma sonda de filamento flexível fino com LEDs na extremidade.
O dispositivo em miniatura usa protocolosAs comunicações de campo próximo são a mesma tecnologia usada em smartphones para pagamentos eletrônicos. Os pesquisadores controlam a luz sem fio em tempo real usando uma interface de usuário em um computador. Uma antena ao redor do recinto do animal fornece energia ao dispositivo sem fio, eliminando a necessidade de uma bateria volumosa e pesada.
Os cientistas desenvolveram um experimento para estudar uma abordagem optogenética para controlar remotamente as interações sociais entre pares ou grupos de ratos.
Quando os ratos estavam fisicamente próximos uns dos outrosEm outro ambiente fechado, engenheiros e biólogos ativaram sem fio um conjunto específico de neurônios em uma região do cérebro. Está associado à função executiva de ordem superior. Assim, os pesquisadores forçaram os ratos a aumentar a frequência e a duração das interações sociais. A dessincronização da estimulação reduziu rapidamente as interações sociais dentro do mesmo par de ratos. Em ambientes de grupo, os pesquisadores encorajaram um par selecionado aleatoriamente a interagir. Os cientistas também forçaram os ratos a se comunicarem instantaneamente entre si quando solicitados.
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