Cientistas desligam neurônios no cérebro usando luz
Redação do Diário da Saúde
Usando luzes de diferentes cores, os cientistas "desligam" áreas específicas do cérebro, o que poderá levar a tratamentos para diversos problemas neurológicos, inclusive de doenças como o Mal de Parkinson. [Imagem: Arthur Toga/UCLA School of Medicine]
Luz no cérebro
Neurocientistas do MIT (Massachusetts Institute of Technology), nos Estados Unidos, desenvolveram uma nova e poderosa classe de ferramentas para desativar - de forma reversível - a atividade do cérebro.
Usando luzes de diferentes cores, os cientistas "desligam" áreas específicas do cérebro, o que poderá levar ao desenvolvimento de tratamentos para diversos problemas neurológicos, inclusive de doenças como o Mal de Parkinson.
Silenciamento dos neurônios
Quando dirigidas para neurônios específicos, as luzes poderão permitir o desenvolvimento de novos tratamentos para anomalias da atividade cerebral anormal associada a diversos distúrbios, incluindo a dor crônica, epilepsia, lesões cerebrais e o Mal de Parkinson.
Esses transtornos neurológicos poderiam ser melhor tratados pelo "silenciamento" dos neurônios problemáticos, ao invés de tentar estimular a atividade cerebral.
Estas novas ferramentas de luz, que os cientistas chamam de "super silenciadores", exercem um controle preciso sobre a temporização na qual os circuitos neurais hiperativos são desligados - um efeito que não é possível de obter com nenhum medicamento já existente ou com qualquer outra terapia convencional.
"Silenciar diferentes conjuntos de neurônios com luzes de cores diferentes nos permite entender como eles funcionam em conjunto para implementar as funções cerebrais," explica Ed Boyden, coordenador do estudo. "Usando essas novas ferramentas, podemos olhar para duas rotas neurais e estudar como elas se juntam para processar informações," diz ele.
Desligando o cérebro com luz
O funcionamento dos "super silenciadores" de luz deriva de dois genes encontrados em diferentes organismos naturais, tais como bactérias e fungos.
Esses genes, chamados Arch e Mac, são proteínas ativadas por luz que ajudam os organismos a produzir energia. Quando Arch e Mac são colocados dentro dos neurônios, os pesquisadores podem inibir a sua atividade fazendo a luz incidir sobre eles.
A luz ativa as proteínas, o que reduz a tensão elétrica nos neurônios e, de forma segura e eficaz, impede que eles disparem. O gene Arch é especialmente sensível à luz amarela, enquanto o Mac é ativado com luz azul.
"Desta forma, o cérebro pode ser programado com diferentes cores de luz e, possivelmente, permitir a correção das computações neurais corrompidas que levam à doença," explica Brian Chow, coautor da pesquisa.
Estudo da cognição
O silenciamento multicor dos neurônios aumenta dramaticamente a complexidade com que se pode estudar o cérebro. Os cientistas planejam utilizar as ferramentas também para estudar a cognição, a forma como o cérebro funciona durante a aquisição de conhecimento.
Até o momento, as pesquisas estão sendo feitas em animais. Determinar se os genes Arch e Mac são seguros e eficazes em macacos será um passo crítico para o potencial uso dessas ferramentas de silenciamento óptico em seres humanos.
Os cientistas planejam usar a luz para examinar os circuitos neurais da cognição e da emoção e para encontrar alvos no cérebro que, quando desligados, possam aliviar a dor e tratar a epilepsia.
Cientistas Conseguem Criar Neurônios Totalmente Funcionais
As novas células progenitoras, reprogramadas pelos pesquisadores, aparecem em verde e vermelho no cérebro de um camundongo.[Imagem: HelmholtzZentrum]
Criação de neurônios
Cientistas alemães conseguiram pela primeira vez converter células gliais do cérebro em duas diferentes classes funcionais de neurônios.
O feito, que acaba de ser publicado na revista PLoS Biology, representa uma nova rota de pesquisas em busca de tratamentos de doenças neurodegenerativas, como o Alzheimer, e para o tratamento e recuperação de ocorrências como os derrames.
Células gliais
As células gliais (ou glia), comumente conhecidas como a "cola" do sistema nervoso central, circundam os neurônios responsáveis pela transmissão das informações.
A glia abastece esses neurônios com nutrientes e oxigênio e isolam os neurônios uns dos outros. Ela também os protege de patógenos e removem os neurônios mortos.
Astroglia
Este novo estudo se concentrou na astroglia (células gliais em forma de estrela), um dos tipos mais comuns de glia. A astroglia tem várias projeções que formam uma espécie de suporte sobre o qual os neurônios crescem.
Essas células também estão intimamente relacionadas com as células gliais radiais.
Durante o desenvolvimento embrionário do cérebro, essas células gliais radiais ou se transformam em neurônios ou funcionam como um andaime para onde os neurônios recém-nascidos migram.
Neurônios corticais
Embora a astroglia normalmente não tenha o potencial de gerar neurônios, a equipe dos professores Magdalena Götz e Benedikt Berninger, do Centro Helmholtz de Munique, conseguiu induzir sua conversão em duas classes principais de neurônios corticais.
Mais especificamente, a astroglia converteu-se em neurônios excitatórios e neurônios inibitórios que - como seus nomes indicam - excitam ou inibem a ação na célula-alvo.
O feito foi possível graças à expressão seletiva de fatores de transcrição específicos, proteínas que se ligam a sequências específicas de DNA (ácido desoxirribonucleico) e, assim, controlam a transferência da informação genética.
Reparação de danos neuronais
"Conseguimos reprogramar os neurônios recém-criados ao ponto de eles poderem gerar sinapses funcionais. Eles liberam - dependendo do fator de transcrição utilizado - ou substâncias neurotransmissoras excitatórias ou inibitórias," explica o Dr. Christophe Heinrichs, coordenador do estudo.
"Nossas descobertas alimentam a esperança de que a barreira que separa as células astrogliais e as células neuronais - intimamente relacionadas como são - não é uma barreira intransponível," acrescenta Dr. Berninger.
Isso poderá abrir novos caminhos para a reparação de danos neuronais, decorrentes de doenças neurodegenerativas, por exemplo.
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