Optogenética y el Control de las neuronas con luz

Investigadores han desarrollado una técnica basada en el silicio para hacer un implante neuronal y así controlar la actividad eléctrica de las células del cerebro.

El campo de la optogenética quizás no les sea familiar a mucha gente, pero esta tecnología permite que células modificadas genéticamente, en tejido vivo, sean controladas con rayos de luz. Con ello se busca entender cómo trabaja el cerebro en desórdenes neuronales como la enfermedad de Alzheimer, entre otras.

En el Laboratorio Nacional de Livermore Lawrence (LLNL por sus siglas en inglés), los ingenieros, en conjunto con la Universidad de Michigan y la Universidad de Nueva York, han dado un paso interesante en el control de diferentes tipos de neuronas con optogenética. El equipo desarrolló un implante neuronal basado en silicio que puede controlar la actividad eléctrica de las células cerebrales iluminándolas con luces de diversos colores, todo en los cerebros de ratones despiertos.

El artículo, cuyo líder es Kopal Kampasi, quien hace su candidatura doctoral en la Universidad de Michigan, dijo que la tecnología está abriendo nuevas avenidas para hacernos más preguntas sobre los circuitos neuronales, lo que podría llevar a un mejor entendimiento sobre la complejidad de los circuitos llenos de neuronas.

“Y aunque la mayoría de las investigaciones en el campo de optogenética se enfocan en manipular un solo tipo de neurona, una a la vez, mandándole una luz monocromática, nuestra tecnología ofrece una solución multicolor sin necesidad de fibras ópticas, las cuales pueden controlar dos o más poblaciones de neuronas entremezcladas”, explica Kampasi, “y esto es un gran paso en optogenética porque los neurocientíficos pueden ahora manipular diferentes tipos de neuronas a nivel de un circuito local mientras que, simultáneamente, pueden grabar con alta calidad y bajo ruido, los datos eléctricos de estas células”, añade.

 

Kampasi, quien calificó el dispositivo como un “hito de ingeniería”, agregó que el diseño de sus equipos elimina el uso de fibras ópticas voluminosas e invasivas integrando micro láseres y guías de onda integrados para entregar luz multicolor, haciendo que la plataforma sea mucho más compacta, escalable y menos invasiva  a la vez que se mantienen las características de los dispositivos ópticos, térmicos y eléctricos requeridos para un implante neural.

El Instituto Nacional de la Salud (NIH por sus siglas en inglés), patrocinó el estudio de tres años, como parte de la iniciativa de la Casa Blanca, BRAIN, un esfuerzo público y privado para revolucionar el entendimiento del cerebro humano. Se enfoca en el desarrollo de neurotecnologías avanzadas para estudiar regiones más densas y más profundas en el cerebro como son el hipocampo, la parte responsable del cerebro para crear y retener los recuerdos.

El equipo de Kampasi desarrolló un optoelectrodo, el cual se implantó en cerebros de ratones por parte de Gyorgy Buzsaki, de la Universidad de Nueva York, en donde se busca entender cómo se forman los recuerdos y cómo es posible borrarlos, estudiando la interacción de diferentes tipos de células en el hipocampo.

Este estudio puede tener muchas implicaciones en el futuro, por ejemplo, crear una serie de tratamientos optogenéticos cuando ciertos trastornos puedan ser susceptibles al uso de optolectrodos.

 


 

La optogenética está arrojando luz a campos tan diferentes como el estudio del comportamiento como el estudio de las proteínas celulares. La investigación no para de avanzar.  En sus ensayos en ratones, ya ha sido posible controlar el movimiento, evocar o inhibir antiguas memorias, crear falsos recuerdos, asociar estados emocionales a situaciones originalmente neutras, provocar hambre o saciedad, inhibir o activar el dolor, reducir comportamientos depresivos e inhibir zonas del cerebro involucradas en la adicción y el consumo de drogas, entre otros logros. Las aplicaciones son infinitas, tal vez en los próximos años no sólo podamos curar con haces de luz, sino que también contemos con nuevas interfaces cerebro-ordenador o prótesis adaptadas y mejoradas con el uso de luz. Todo esto, siempre, en tanto y en cuanto se use para mejorar la calidad de vida humana y de todo ser y no lo contrario.

 

Hasta la próxima

 

David (10% Nori-El)
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“Hay mayor realidad que nuestra mayor ficción”

Maestro Nori-El

 


 

Mas Información y Fuentes:

www.unocero.com/ciencia
wikipedia.org/wiki/Optogen
phys.org – optogenetics



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