Una forma no invasiva de manipular la actividad neuronal usando la optogenética

09.02.2018

Dr. Shuo Chen and Dr. Thomas J. McHugh

Top: near-infrared (NIR) light can pass through brain tissue and activate neurons via nanoparticles. Bottom: non-invasive activation of neurons in the reward center of the mouse brain.

Una nueva técnica optogenética permite la estimulación o inhibición neuronal profunda mediante la aplicación externa de luz en el cráneo, en lugar la invasiva fibra óptica. Esta técnica, que ha sido probada en ratones, algún día podría complementar o ampliar los enfoques actuales para la estimulación cerebral profunda y los tratamientos para trastornos neurológicos en humanos. En los últimos años, los científicos han extraído un gran provecho del estudio de las neuronas diseñadas para ser activadas o inhibidas como respuesta a la luz, un campo de estudio denominado «optogenética» que ha producido valiosos avances sobre los mecanismos subyacentes a la función y las enfermedades cerebrales.

No obstante, las ondas de luz azul-verde que se usan para activar o inhibir las neuronas tienden a dispersarse cuando son aplicadas dentro del cerebro, lo que implica que estas ondas de luz deben administrarse usando invasivas sondas que llegan muy cerca del área objetivo. En este estudio, Shuo Chen y sus colegas han desarrollado una técnica no invasiva en la que unas nanopartículas especiales -en este caso, nanopartículas de conversión dopadas con lantánidos (UNCP, por sus siglas en inglés) - se introducen en la región cerebral deseada. A continuación, se aplica luz infrarroja cercana, que atraviesa más fácilmente el cerebro, desde el exterior del cráneo. Las nanopartículas interactúan con la luz infrarroja y esta se convierte en las ondas de luz azul-verde necesarias para la estimulación neuronal. Cuando los investigadores inyectaron las nanopartículas en el cerebro de ratones, el microscópico electrónico mostró que estas se mantenían alojadas en el área de la inyección. En ratones condicionados para paralizarse en ciertas circunstancias, la aplicación de la nueva técnica optogenética fue suficiente para detener el comportamiento de parálisis de los ratones, según informan los autores. Neus Feliu et al. destacan este avance en un estudio de Perspective relacionado.

American Association for the Advancement of Science

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