05/10/2021 - Ao usar a luz para atingir neurônios geneticamente modificados, os cientistas estão demonstrando maneiras novas e empolgantes de controlar regiões muito específicas do cérebro. Conhecida como optogenética, esta técnica tem o potencial de tratar muitas condições de saúde debilitantes, desde paralisia até cegueira. Cientistas da Northwestern University abriram novos caminhos nesta área, usando um novo implante para programar interações sociais entre camundongos pela primeira vez, que eles dizem que estabelece as bases para ...
entender a forma como hierarquias e relacionamentos são formados em grupos complexos de indivíduos. A optogenética se baseia na ideia de que algumas células contêm proteínas que as tornam mais sensíveis à luz do que outras e, ao inserir genes que conferem essas características em novas células, seu comportamento pode ser alterado quando exposto à luz. Os cientistas da Northwestern University conseguiram fazer isso em camundongos geneticamente modificados, equipando-os com neurônios alterados que expressavam um gene de algas sensíveis à luz, com a ajuda de um implante cerebral recém-desenvolvido.
Este implante é descrito como o primeiro de seu tipo. O minúsculo dispositivo sem fio tem meio milímetro de espessura e fica embaixo da pele, mas na superfície externa do crânio. Uma sonda filamentosa fina e flexível equipada com LEDs se projeta para baixo no cérebro, com pesquisadores capazes de operar a luz em tempo real por meio de comunicação sem fio de campo próximo de um computador próximo.
“Com tecnologias anteriores, não conseguimos observar vários animais interagindo socialmente em ambientes complexos porque eles estavam amarrados”, disse a neurobióloga do noroeste Yevgenia Kozorovitskiy, que projetou o experimento. “As fibras se quebravam ou os animais se emaranhavam. Para fazer perguntas mais complexas sobre o comportamento animal em ambientes realistas, precisávamos dessa inovadora tecnologia sem fio. É tremendo fugir das amarras.”
Os cientistas colocaram essa nova tecnologia para funcionar em experimentos em que os camundongos foram capazes de se parecer e se comportar como normais, permitindo que eles conduzissem o primeiro estudo optogenético de interações sociais entre grupos de animais.
Os roedores implantados estavam próximos uns dos outros dentro de um recinto, com os cientistas usando sua tecnologia para ativar neurônios na região do cérebro associada à função executiva de ordem superior. Isso levou a um aumento na frequência e duração das interações sociais entre os camundongos, o que pode ser revertido ao desligar a estimulação. Os cientistas também poderiam selecionar arbitrariamente um par de camundongos para maior interação.
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“Na verdade, não achamos que isso funcionaria”, disse Kozorovitskiy. “Até onde sabemos, esta é a primeira avaliação direta de uma grande hipótese de longa data sobre a sincronia neural no comportamento social”.
Como a optogenética envolve a modificação genética de neurônios, ela não está atualmente aprovada para uso em humanos. O que ele faz, pelo menos nesse contexto, é oferecer aos pesquisadores uma maneira de estudar a conectividade entre neurônios em modelos de camundongos e a liberação de neurotransmissores em resposta a diferentes estímulos.
“A atividade cerebral em um animal isolado é interessante, mas ir além da pesquisa em indivíduos para estudos de grupos complexos e que interagem socialmente é uma das fronteiras mais importantes e empolgantes da neurociência”, diz John A. Rogers, que liderou o desenvolvimento da tecnologia. Agora temos a tecnologia para investigar como os vínculos se formam e se rompem entre os indivíduos desses grupos e para examinar como as hierarquias sociais surgem dessas interações.”
A pesquisa foi publicada na revista Nature Neuroscience.
Fonte: Northwestern University