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Dispositivo sem fio implantável com uso de luz estimula animais de laboratório a interagir socialmente

Fonte

Universidade Northwestern

Data

terça-feira. 11 maio 2021 11:40

Pesquisadores da Universidade Northwestern, nos Estados Unidos, estão construindo laços sociais com feixes de luz.

Pela primeira vez, engenheiros e neurobiologistas da Universidade Northwestern programaram sem fio – e depois desprogramaram – camundongos para interagir socialmente uns com os outros em tempo real. O avanço se deve a um dispositivo ultraminiatura, sem fio, sem bateria e totalmente implantável, que usa luz para ativar os neurônios.

Este estudo é o primeiro artigo sobre optogenética (um método para controlar neurônios com luz) que explora as interações sociais dentro de grupos de animais, o que antes era impossível com as tecnologias atuais.

A pesquisa foi publicada na revista científica Nature Neuroscience.

A natureza fina, flexível e sem fio do implante permite que os animais pareçam normais e se comportem normalmente em ambientes realistas, permitindo que os pesquisadores os observem em condições naturais. Pesquisas anteriores usando optogenética exigiam fios de fibra óptica, que restringiam os movimentos dos camundongos e faziam com que eles ficassem emaranhados durante as interações sociais ou em ambientes complexos.

“Com as tecnologias anteriores, não éramos capazes de observar vários animais interagindo socialmente em ambientes complexos porque eles estavam amarrados”, disse a neurobiologista Dra. Yevgenia Kozorovitskiy, que projetou o experimento. “As fibras se rompiam ou os animais ficavam emaranhados. Para fazer perguntas mais complexas sobre o comportamento animal em ambientes realistas, precisávamos dessa tecnologia sem fio inovadora”.

“Este artigo representa a primeira vez que conseguimos obter implantes sem fio e sem bateria para optogenética com controle digital completo e independente sobre vários dispositivos simultaneamente em um determinado ambiente”, disse o Dr. John A. Rogers, pioneiro da bioeletrônica da Universidade Northwestern e que liderou o desenvolvimento de tecnologia. “A atividade cerebral em um animal isolado é interessante, mas indo além da pesquisa em indivíduos para estudos complexos, grupos de interação social são uma das fronteiras mais importantes e estimulantes da neurociência. Agora temos a tecnologia para investigar como os laços se formam e se rompem entre os indivíduos nesses grupos e para examinar como as hierarquias sociais surgem dessas interações”, destacou o especialista.

Optogenética

Como o cérebro humano é um sistema de quase 100 bilhões de neurônios entrelaçados, é extremamente difícil sondar um único neurônio ou mesmo grupos de neurônios. Introduzida em modelos animais por volta de 2005, a optogenética oferece controle de neurônios específicos, geneticamente direcionados, a fim de investigá-los em detalhes sem precedentes para estudar sua conectividade ou liberação de neurotransmissores. Os pesquisadores primeiro modificam os neurônios em animais vivos para expressar um gene modificado de algas sensíveis à luz. Então, eles podem usar luz externa para controlar e monitorar especificamente a atividade cerebral. Por causa da engenharia genética envolvida, o método ainda não foi aprovado em humanos.

“Parece ficção científica, mas é uma técnica incrivelmente útil. A optogenética pode, algum dia, ser usada para corrigir a cegueira ou reverter a paralisia”, concluiu a Dra. Yevgenia Kozorovitskiy.

Acesse o resumo do artigo científico (em inglês).

Avesse a notícia completa na página da Universidade Northwestern (em inglês).

Fonte: Amanda Morris, Universidade Northwestern.

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