E se o cérebro pudesse detectar sua própria doença? Os pesquisadores têm tentado criar um material que "pensa" como o cérebro, que seria mais sensível aos primeiros sinais de doenças neurológicas, como Parkinson.

Pensar está muito longe, mas os pesquisadores da Purdue University e do Argonne National Laboratory desenvolveram um novo material que pode pelo menos "ouvir".

A língua franca são as correntes iônicas, que ajudam o cérebro a realizar uma determinada reação, necessário para algo tão básico como enviar um sinal para respirar. Detectar íons significa também detectar a concentração de uma molécula, que serve como um indicador da saúde do cérebro.

Em um estudo publicado em Nature Communications , pesquisadores demonstram a capacidade de um material quântico de receber hidrogênio automaticamente quando colocado sob a fatia do cérebro de um modelo animal. Quantum significa que o material tem propriedades eletrônicas que não podem ser explicadas pela física clássica, e isso lhe dá uma vantagem única sobre outros materiais usados ​​em eletrônica, como o silício.

A beira, nesse caso, é forte, elétrons "correlacionados" que tornam o material extremamente sensível e ajustável.

"O objetivo é preencher a lacuna entre o pensamento da eletrônica, que é via elétrons, e como o cérebro pensa, que é por meio de íons. Este material nos ajudou a encontrar uma ponte potencial, "disse Hai-Tian Zhang, um pós-doutorado em Gilbreth no Purdue's College of Engineering e primeiro autor no artigo.

A longo prazo, este material pode até trazer a habilidade de "baixar" seu cérebro, dizem os pesquisadores.

"Imagine colocar um dispositivo eletrônico no cérebro, de modo que quando as funções cerebrais naturais começarem a se deteriorar, uma pessoa ainda pode recuperar memórias desse dispositivo, "disse Shriram Ramanathan, um professor de engenharia de materiais da Purdue, cujo laboratório é especializado no desenvolvimento de tecnologia inspirada no cérebro.

"Podemos dizer com segurança que este material é um caminho potencial para a construção de um dispositivo de computação que armazenaria e transferiria memórias, " ele disse.

Os pesquisadores testaram este material em duas moléculas:Glicose, um açúcar essencial para a produção de energia, e dopamina, um mensageiro químico que regula o movimento, respostas emocionais e memória.

Como as quantidades de dopamina são normalmente baixas no cérebro, e ainda mais baixo para pessoas com doença de Parkinson, detectar este produto químico tem sido notoriamente difícil. Mas detectar os níveis de dopamina precocemente significaria um tratamento mais rápido da doença.

"Este material quântico é cerca de nove vezes mais sensível à dopamina do que os métodos que usamos atualmente em modelos animais, "disse Alexander Chubykin, um professor assistente de ciências biológicas no Purdue Institute for Integrative Neuroscience, baseado em Discovery Park.

O material quântico deve sua sensibilidade a fortes interações entre os chamados "elétrons correlacionados". Os pesquisadores descobriram que, quando colocaram o material em contato com as moléculas de glicose, os óxidos pegariam espontaneamente o hidrogênio da glicose por meio de uma enzima. O mesmo aconteceu com a dopamina liberada de uma fatia do cérebro de um camundongo.

A forte afinidade com o hidrogênio, como mostrado quando pesquisadores do Laboratório Nacional de Argonne criaram simulações dos experimentos, permitiu que o material extraísse átomos por conta própria - sem uma fonte de energia.

"O fato de não fornecermos energia ao material para que ele absorvesse hidrogênio significa que ele poderia trazer componentes eletrônicos de baixa potência com alta sensibilidade, "Ramanathan disse." Isso pode ser útil para sondar ambientes inexplorados, também."

Os pesquisadores também dizem que este material pode detectar os átomos de uma série de moléculas, além de apenas glicose e dopamina. A próxima etapa é criar uma maneira de o material "responder" ao cérebro.