p Cientistas da University at Buffalo usaram nanopartículas magnéticas para controlar remotamente os canais de íons, neurônios em cultura de células e até mesmo o movimento de um minúsculo verme. p Cientistas da Universidade de Buffalo receberam US $ 1,3 milhão do Instituto Nacional de Saúde Mental (NIMH) para testar o quão pequeno, Partículas magnéticas podem ser usadas para controlar remotamente neurônios no cérebro de camundongos.

p Se o trabalho for bem-sucedido, a equipe de pesquisa terá dado aos neurocientistas um poderoso, nova ferramenta:uma técnica não invasiva para desencadear atividades nas profundezas do cérebro.

p Este tipo de controle remoto, a neuroestimulação ajudaria os pesquisadores a aprender mais sobre como os complicados circuitos neuronais do cérebro controlam o comportamento, levando eventualmente a uma melhor compreensão e possivelmente ao tratamento de doenças que envolvem a lesão ou mau funcionamento de conjuntos específicos de neurônios. Lesões cerebrais traumáticas, Mal de Parkinson, distonia e paralisia periférica se enquadram nesta categoria.

p "Nossa compreensão inicial sobre as regiões funcionais do cérebro veio de pacientes que mostraram mudanças em seu comportamento após perder uma parte do cérebro devido a um traumatismo cranioencefálico ou tumor, "disse Arnd Pralle, o professor assistente de física que está liderando o novo estudo da UB. "A capacidade de agora desligar ou ligar células individuais de forma reversível e observar o comportamento do animal nos leva finalmente ao nível do circuito neurológico real, o que é extremamente emocionante. "

p O novo financiamento do NIMH, que vem do programa do Instituto Nacional de Saúde para Excepcionais, Pesquisa não convencional que permite a aceleração do conhecimento (EUREKA), é uma prova da promessa do trabalho de Pralle.

p Ele e seus colegas já conseguiram usar sua técnica de controle remoto para abrir canais de íons de cálcio, ativar neurônios em cultura de células, e até mesmo manipular o comportamento de C. elegans, um minúsculo verme.

p A abordagem envolve o uso de aquecimento, nanopartículas magnéticas em conjunto com alguma engenharia genética inteligente.

p É assim que funciona no cérebro:primeiro, os cientistas empregam vírus inofensivos para transportar uma fita especial de DNA para o cérebro. O novo material genético induz específico, células-alvo para construir um canal iônico especial contendo um receptor que as nanopartículas magnéticas reconhecerão.

p Quando as nanopartículas se prendem a esses canais iônicos, os cientistas aplicam um campo magnético alternado ao cérebro que faz com que a magnetização das partículas gire rapidamente, gerando calor. Esse calor então estimula os canais iônicos a se abrirem, despolarizando os neurônios e fazendo-os disparar.

p Com o novo financiamento do NIMH, A equipe de pesquisa de Pralle planeja testar este método em neurônios do bulbo olfatório, que fica na região anterior do cérebro e controla como os animais percebem os odores.

p Especificamente, os cientistas vão ver se podem usar o aquecimento localizado das nanopartículas para ativar neurônios específicos no bulbo olfatório, fazendo com que os ratos "cheirem" um odor específico, mesmo quando nenhum produto químico real está presente.

p Enquanto os neurocientistas buscam melhores maneiras de sondar o cérebro, O método de Pralle é particularmente atraente porque os campos magnéticos são capazes de penetrar nos tecidos sem prejudicá-los. Outros métodos para controlar remotamente as células cerebrais são mais invasivos, incluindo uma técnica de última geração envolvendo o uso de uma fibra óptica implantada para estimular canais de íons ativados por luz.

p O trabalho anterior de Pralle em nanopartículas magnéticas foi apoiado pelo Fundo de Desenvolvimento de Pesquisa Interdisciplinar UB 2020, que fornece dinheiro inicial para projetos com potencial para receber maiores, subvenções externas.

p Esse financiamento inicial permitiu que Pralle e seus colaboradores concluíssem uma série de estudos, incluindo um no qual eles anexaram nanopartículas magnéticas a células perto da boca de C. elegans.

p Quando os cientistas usaram sua técnica remota para aquecer as nanopartículas, a maioria dos vermes começou a rastejar reflexivamente para trás em uma tentativa de escapar do calor quando a temperatura atingiu 34 graus Celsius.

p A universidade está em total conformidade com os mandatos dos órgãos reguladores estaduais e federais relativos ao uso e cuidado humano de animais de pesquisa.