Consiguieron controlar las vibraciones del cerebro con luz.

El cerebro tiene distintas estados, en dependencia de la comunicación entre miles de millones de neuronas, y toda nuestra percepción, memoria y comportamiento se basan en esta red. Para los médicos y los estudiosos, de forma frecuente se lo ve como una "caja negra" inaccesible, puesto que hay escasas herramientas para estudiar con precisión el comportamiento neurológico del cerebro en el espacio y el tiempo.

Ahora, estudiosos del Instituto de Bioingeniería de Cataluña (IBEC) en colaboración con el Instituto de Biomedicina August Pi i Sunyer (IDIBAPS) están arrojando luz sobre este tema: por primera vez, han logrado monitorear la actividad neuronal en el cerebro. Moléculas que argumentan a la luz.

La investigación implicó a competidores de la Facultad Autónoma de Barcelona (UAB) y se hizo como parte del proyecto Cerebro Humano de la Unión Europea. Describe el primer método de modulación de luz directa de las transiciones del estado del cerebro en tejido intacto.

Este trabajo es efectuado por el instructor investigador ICREA. dirigido Pablo Gorostiza (IBEC, BIST, CIBER-BBN) sí Tela de Marvi SanchezEl responsable del conjunto de investigación de Neurociencia de Sistemas del IDIBAPS escribió últimamente en la revista Ciencias Destacadas.

Los desenlaces muestran que este nuevo género de molécula colinérgica llamada PAI (de ftalimida azo-iper) puede supervisar específica y de forma local los receptores colinérgicos muscarínicos, o sea, los receptores de acetilcolina, que están socios con el aprendizaje y la advertencia. o memoria.

Emplea la luz para supervisar las transiciones en el estado del cerebro.

La transición entre estados cerebrales, como quedarse dormido a despertar o despertarse de un coma, se apoya en la transmisión de señales químicas y eléctricas entre conjuntos de neuronas implicadas en diversas funciones. Las técnicas actuales para modular la actividad neuronal, como la estimulación imantada transcraneal o la ecografía, tienen una baja precisión espacio-temporal y un pequeño fantasma de actividad. La optogenética asimismo es una tecnología de alta precisión que utiliza la luz para controlar las neuronas, pero se basa en la manipulación genética, lo que hace difícil su uso en humanos por razones de seguridad.

En este momento los investigadores han empleado la fotofarmacología para solucionar estos inconvenientes. Para esto, utilizaron una nueva molécula PAI, desarrollada previamente en el IBEC, que tiene una reacción a la luz y permite el condicionamiento temporal controlado de las neuronas cerebrales uniendo los receptores colinérgicos muscarínicos y controlando su actividad, que son de vital importancia para la interacción y la comunicación neuronal. Con este método, se pueden emplear medicamentos diseñados químicamente que los hacen fotosensibles para controlar la transformación colinérgica dependiente de la inervación del estado cerebral a través de la luz.

Cambios en el estado del cerebro.

Los distintos estados cerebrales y sus transiciones están relacionados con las funcionalidades cerebrales. Están íntimamente relacionados con los cambios en los patrones de activación del cerebro, que a su vez reflejan las ocupaciones y factores de redes neuronales concretas. Por tanto, manipular neuronas con precisión espacio-temporal es fundamental para saber la relación entre los estados cerebrales y el accionar y para estudiar la predominación de los circuitos neuronales en ciertos hábitos. Además de esto, el PAI es farmacológicamente específico para el subtipo de receptor muscarínico M2, lo que da una visión atrayente para el estudio de la farmacología de las ondas cerebrales.

Al alumbrar los cerebros de ratones anestesiados y pretratados con PAI con luz blanca, los estudiosos pudieron detallar las oscilaciones lentas espontáneas en el circuito neural y manipular la continuidad de oscilación del cerebro de forma reversible. Esta nueva herramienta biotecnológica puede inducir y estudiar la utilización de la luz directa por la parte del cerebro para la transición del sueño a la vigilia de forma dominada y no invasiva.

En nuestro cerebro, la actividad electroquímica de las neuronas está controlada por moléculas llamadas neuromoduladores, como la acetilcolina (ACh), mediante su unión a los receptores colinérgicos. Sin embargo, no está clara la contribución precisa de las diferentes células que manifiestan receptores ACh al accionar cerebral general. El uso de medicamentos colinérgicos selectivos y foto-regulados (como los PAI) para poder una regulación muy precisa de la actividad cerebral allana el sendero para la investigación precisa de los argumentos de la neurociencia y el desarrollo de la estimulación cerebral y terapias futuras.

Referencia del producto:

Almudena Barbero-Castillo, Fabio Riefolo, Carlo Matera, Sara Caldas-Martínez, Pedro Mateos-Aparicio, Julia F. Weinert, Aida Garrido-Charles, Enrique Claro, Maria V. Sanchez-Vives, Pau Gorostiza. Utilice agonistas muscarínicos controlables por luz para controlar las transiciones en el estado cerebral. (2021). Ciencias Destacadas. 21 de mayo; y también2005027

Dr. F. Riefolo, el Dr. C. Matera, el Dr. A. Garrido-Charles y el instructor P. Gorostiza son miembros del Centro de Investigación Biomédica del Centro de Bioingeniería, Biomateriales y Nanomedicina (CIBER-BBN).