Cercetătorii au dezvoltat o metodă prin care să controleze activitatea creierului cu ajutorul luminii

Un studiu inovator, condus de cercetătorii de la Institutul de Știință și Tehnologie din Barcelona (BIST), a introdus prima metodă de control al activității cerebrale în organisme vii folosind medicamente activate de excitație trifotonică și lumină infraroșie pulsată ultrarapidă. Metodelele anterioare, cum ar fi excitația multifotonică cu lumină infraroșie pulsatorie, au avut limitări în ceea ce privește focalizarea și controlul precis al activității celulare.
Metoda din studiul actual se bazează pe activarea unui receptor specific pentru acetilcolină, un neurotransmițător vital implicat în diverse procese cerebrale, precum învățarea, atenția și memoria. Pentru a realiza acest lucru, cercetătorii au utilizat PAI, o moleculă sensibilă la lumină dezvoltată anterior la Institutul de Bioinginerie al Cataloniei (IBEC), folosind cea mai mică concentrație de medicament și cea mai lungă lungime de undă de fotoactivare înregistrată vreodată.

Noutatea acestor rezultate constă în demonstrarea faptului că activitatea medicamentelor poate fi controlată cu lumină infraroșie. Mai mult, acest lucru este realizat cu o penetrare profundă în țesut și cu rezoluții submicrometrice în toate cele trei dimensiuni. Aceasta deschide noi orizonturi pentru cercetarea fundamentală în neurobiologie și dezvoltarea de terapii de neuromodulare bazate pe lumină.

În cercetări anterioare, oamenii de știință de la IBEC au încercat să activeze PAI folosind excitații monofotonice și bifotonice, cu un control și reversibilitate limitate in vivo. În lucrarea lor recent publicată, s-au întors la calcule teoretice și la lumina infraroșie cu lungime de undă mai lungă pentru a îmbunătăți activarea PAI prin excitații multifotonice. Aceste calcule sugerează că excitația trifotonică ar putea fi mai eficientă decât alternativele bifotonice.

Cercetătorii au validat aceste predicții teoretice printr-un set experimental ce a inclus larve de pește zebră modificate genetic pentru a exprima un indicator fluorescent de calciu. Aceasta a permis observarea și analizarea schimbărilor nivelurilor de calciu când creierul a fost expus la stimulare luminată prin excitație trifotonică.

În viitor, cercetătorii intenționează să aplice stimulări chiar mai scurte și mai focalizate pentru a studia în detaliu aceste răspunsuri endogene. Rezultatele oferă o nouă cale promițătoare pentru modularea cerebrală și studiul proceselor neurologice.

sursa: News Medical
foto: Activarea creierului larvelor de pește-zebră cu PAI după stimularea cu lumină. IBEC