Ciência e inovação: Conheça o novo dispositivo que ativa células nervosas nas profundezas do cérebro

Pela primeira vez, uma equipe multidisciplinar da Universidade de Washington em St. Louis, forneceu evidências de uma nova tecnologia. Chamada de sonotermogenética, é a ativação não invasiva e específica de um tipo celular de neurônios no cérebro de mamíferos, combinando efeito de aquecimento induzido por ultrassom e genética.

Com exclusividade ao site da Aventuras na História, o PhD, neuropsicólogo e biólogo Fabiano de Abreu explicou a descoberta da equipe, que foi liderada por Hong Chen, professor assistente de engenharia biomédica na Escola de Engenharia McKelvey e de oncologia por radiação na Faculdade de Medicina.

Membro da Associação brasileira e Federação Européia de Neurociências, o estudioso analisou a recente pesquisa para explicá-la melhor. "A técnica usa ultrassom que pode ativar e desativar tipos específicos de neurônios no cérebro através de estímulos. Podendo de forma direcionada, controlar com precisão a atividade motora sem a implantação de um dispositivo cirúrgico”, narrou o neurocientista.

O que seria sonotermogenética?

Segundo Fabiano, a tecnologia “é a combinação de ultrassom e genética que controla o comportamento estimulando um alvo específico nas profundezas do cérebro”. No experimento, contudo, as análises foram feitas em cabeças de camundongos.

“O dispositivo de ultrassom usado, em movimento livre, atingiu diferentes áreas do cérebro”, narrou o especialista. “O ultrassom pode influenciar a atividade do canal iônico e controlar, de forma não invasiva, sem invadir o interior do cérebro com dispositivos, a atividade de células específicas."

Chen e a equipe entregaram uma construção viral contendo canais iônicos TRPV1 a neurônios geneticamente selecionados. Em seguida, eles entregaram uma pequena explosão de calor via ultrassom focado em baixa intensidade para os neurônios selecionados no cérebro por meio de um dispositivo vestível.

O calor, apenas alguns graus mais quente que a temperatura corporal, ativou o canal iônico TRPV1, que atuou como um interruptor para ligar ou desligar os neurônios.

Por dentro da tecnologia

"Foram encontrados cerca de 10 canais iônicos, que são proteínas de membrana, que ajudam a estabelecer e controlar a diferença de potencial elétrico, mecanossensíveis, com a capacidade de modular as correntes com o ultrassom em até 23% a depender da intensidade do estímulo relacionado ao canal."

De acordo com Fabiano, o recente trabalho também usa a optogenética, que faz uso de ferramentas moleculares e de atuadores sensíveis à luz e restringidos a neurônios profundos no cérebro para chegar até a conclusão desejada.

"A optogenética tem importância e teve resultados em descobertas de circuitos neurais, mas é limitada na profundidade de penetração. Isso é relativo ao espalhamento da luz e acaba por ser necessário o uso de implante cirúrgico de fibras ópticas."

Por fim, o neurocientista narra que a  sonotermogenética tem a promessa de atingir qualquer local no cérebro com resolução em escala milimétrica sem causar nenhum dano ao cérebro, segundo explicou o próprio Chen, líder da pesquisa.

"Distúrbios neurológicos como a doença de Parkinson e a epilepsia tiveram algum sucesso no tratamento com estimulação cerebral profunda, que exige o implante de um dispositivo cirúrgico”, pontuou Fabiano. "Esse experimento não só auxilia nessas doenças, como também abre caminhos para novas descobertas e o entendimento do funcionamento das nossas conexões nas regiões que ainda são de difícil acesso."