p Os neurocientistas podem em breve ser arpoadores modernos, capturando sinais de células cerebrais individuais em vez de baleias com pequenas lanças feitas de nanotubos de carbono. p A nova lança da célula cerebral tem um milímetro de comprimento, apenas alguns nanômetros de largura e aproveita as propriedades eletromecânicas superiores dos nanotubos de carbono para capturar sinais elétricos de neurônios individuais.

p "Para nosso conhecimento, esta é a primeira vez que os cientistas usam nanotubos de carbono para registrar sinais de neurônios individuais, o que chamamos de gravações intracelulares, em fatias de cérebro ou cérebros intactos de vertebrados, "disse Bruce Donald, um professor de ciência da computação e bioquímica da Duke University que ajudou a desenvolver a sonda.

p Ele e seus colaboradores descrevem as sondas de nanotubos de carbono em 19 de junho em PLOS ONE .

p "Os resultados são uma boa prova do princípio de que os nanotubos de carbono poderiam ser usados ​​para estudar sinais de células nervosas individuais, "disse o neurobiologista de Duke, Richard Mooney, um co-autor do estudo. "Se a tecnologia continuar a se desenvolver, pode ser muito útil para estudar o cérebro. "

p Os cientistas querem estudar sinais de neurônios individuais e suas interações com outras células cerebrais para entender melhor a complexidade computacional do cérebro.

p Atualmente, eles usam dois tipos principais de eletrodos, metal e vidro, para registrar sinais de células cerebrais. Eletrodos de metal registram picos de uma população de células cerebrais e funcionam bem em animais vivos. Eletrodos de vidro também medem picos, bem como os cálculos que as células individuais executam, mas são delicados e quebram facilmente.

p "Os novos nanotubos de carbono combinam as melhores características dos eletrodos de metal e vidro. Eles gravam bem dentro e fora das células do cérebro, e eles são bastante flexíveis. Porque eles não vão quebrar, cientistas poderiam usá-los para registrar sinais de células cerebrais individuais de animais vivos, "disse o neurobiologista Michael Platt da Duke, que não estava envolvido no estudo.

p No passado, outros cientistas fizeram experiências com sondas de nanotubos de carbono. Mas os eletrodos eram grossos, causando danos aos tecidos, ou eles eram curtos, limitando o quão longe eles podem penetrar no tecido cerebral. Eles não podiam sondar dentro de neurônios individuais.

p Para mudar isso, Donald começou a trabalhar em uma sonda de nanotubo de carbono semelhante a um arpão com o neurobiologista Richard Mooney de Duke, há cinco anos. Os dois se conheceram durante seu primeiro ano em Yale em 1976, manteve contato durante a pós-graduação e começou a se reunir para falar sobre suas pesquisas depois que os dois vieram para a Duke.

p Mooney contou a Donald sobre seu trabalho de registrar sinais cerebrais de tentilhões-zebra e camundongos vivos. O trabalho foi desafiador, ele disse, porque as sondas e o maquinário para fazer os estudos eram grandes e volumosos na pequena cabeça de um camundongo ou pássaro.

p Com a experiência de Donald em nanotecnologia e robótica e de Mooney em neurobiologia, os dois pensaram que poderiam trabalhar juntos para reduzir o maquinário e melhorar as sondas com nanomateriais.

p Para fazer a sonda, o estudante de graduação Inho Yoon e o físico Duke Gleb Finkelstein usaram a ponta de um fio de tungstênio eletroquimicamente afiado como base e o estenderam com nanotubos de carbono de paredes múltiplas e auto-enredados para criar uma haste de milímetro de comprimento. Os cientistas então afiaram os nanotubos em um minúsculo arpão usando um feixe de íons focalizado na Universidade Estadual da Carolina do Norte.

p Yoon então levou o nanoarpão para o laboratório de Mooney e espetou-o em fatias de tecido cerebral de camundongo e depois nos cérebros de camundongos anestesiados. Os resultados mostram que a sonda transmite sinais cerebrais, bem como, e às vezes melhor do que, eletrodos de vidro convencionais e é menos provável que se quebrem no tecido. A nova sonda também penetra neurônios individuais, registrando os sinais de uma única célula, em vez da população mais próxima delas.

p Com base nos resultados, a equipe solicitou uma patente do nanarpão. Platt disse que os cientistas podem usar as sondas em uma variedade de aplicações, da ciência básica às interfaces cérebro-computador humano e próteses cerebrais.

p Donald disse que a nova sonda avança nessas direções, mas as camadas de isolamento, as habilidades de registro elétrico e a geometria do dispositivo ainda precisam ser melhoradas.