Cada movimento no corpo humano - desde levantar os braços até os batimentos do coração - é regulado de alguma forma por sinais de nosso cérebro. Até recentemente, os cientistas muitas vezes rastrearam e compreenderam que a comunicação cérebro-corpo apenas após o fato, mais ou menos como ouvir uma mensagem de correio de voz em vez de estar em uma chamada.

Mas pesquisadores da Northeastern desenvolveram um novo tipo de nanossensor que permite aos cientistas criar imagens de comunicação entre o cérebro e o corpo em tempo real. Eles agora podem ouvir a chamada.

Heather Clark, professor de bioengenharia e química do Nordeste, e James Monaghan, professor associado de biologia, junto com colegas da Northeastern e pesquisadores da Universidade da Califórnia, São Francisco, desenvolveu um nanossensor baseado em DNA que detecta um neurotransmissor específico, acetilcolina, à medida que é liberado e captado por células-alvo em animais vivos. Eles publicaram suas descobertas no jornal Proceedings of the National Academy of Sciences este mês.

"É fundamental, em termos de compreensão da relação entre o cérebro e o corpo, para entender quando os nervos estão se comunicando - quando estão disparando sinais para dizer à frequência cardíaca para acelerar ou desacelerar, por exemplo, "Monaghan diz.

Compreender essa comunicação é particularmente importante quando há uma pane. Doenças como a doença de Parkinson são o resultado da degeneração das células nervosas e da quebra da comunicação entre o cérebro e o corpo.

Um campo emergente da medicina conhecido como medicina bioeletrônica busca usar a estimulação nervosa altamente específica para tratar doenças neurológicas. A fim de atingir com precisão os nervos, os cientistas precisam saber como eles reagem em tempo real e em organismos vivos - o nanosensor de Clark e Monaghan representa um passo nessa direção.

"Se você vai usar a estimulação nervosa como medicamento, você precisa de uma leitura de quanto estímulo forneceu, "Monaghan diz." A química e a inovação de Clark nesta área de desenvolvimento de sensores forneceriam essa leitura para o neurotransmissor acetilcolina. "

O nanossensor consiste em um componente fluorescente que brilha na presença de acetilcolina e pode ser visto em camundongos vivos, em tempo real. É como ver o celular de alguém acender para uma ligação, mas em um nível molecular.

As ferramentas existentes, como microeletrodos e microdiálise, permitem aos cientistas detectar acetilcolina no sistema nervoso central, mas ficam aquém quando se trata do sistema nervoso periférico, que é tudo fora do cérebro e da medula espinhal.

Clark, Monaghan, e seus colegas utilizaram microscópios poderosos alojados em Northeastern, para ver os marcadores fluorescentes acenderem quando o neurotransmissor foi ativado em seus experimentos.

O desenvolvimento deste nanossensor é apenas o começo, no entanto, e os pesquisadores esperam criar sensores ainda mais resistentes no futuro.

Clark e Monaghan também esperam que as sofisticadas ferramentas de imagem que eles usaram para desenvolver este nanossensor sejam usadas por outros cientistas no Nordeste e além. Eles chefiam o Instituto de Imagens Químicas de Sistemas Vivos, uma nova organização na universidade na qual os pesquisadores podem tirar proveito de cinco microscópios de última geração localizados no Complexo Interdisciplinar de Ciência e Engenharia.

"Este é um conjunto de ferramentas que os pesquisadores podem usar para responder a questões fundamentais sobre a sinalização bioquímica no corpo, "Clark diz." Como um cientista, Adoro desenvolver novas ferramentas e promover o tipo de pesquisa interdisciplinar que poderia ter um impacto real no mundo. "