Os astrônomos constroem novos telescópios e observam o céu noturno para ver o que podem encontrar. O líder do Grupo Janelia, Abraham Beyene, adota uma abordagem semelhante ao observar as células que compõem o cérebro humano.
Beyene e sua equipe projetam e sintetizam novos tipos de biossensores altamente sensíveis que usam para examinar os neurônios e ver o que podem aprender.

"Você tem essa nova ferramenta que agora nos ajuda a fazer os tipos de medições que nunca pudemos fazer antes, e vamos ao laboratório e implantamos essa tecnologia e vemos o que acontece", diz Beyene. "O que você vê é que alguns fenômenos realmente interessantes começam a surgir sobre os quais você nem começou a pensar."

Beyene e sua equipe usam essa abordagem com seu novo nanosensor sintético projetado para capturar a liberação de dopamina em neurônios inteiros com resolução subcelular. O biossensor é anexado a um nanofilme 2D, apelidado de DopaFilm, e os neurônios são então cultivados em cima do filme. Quando os neurônios liberam o neurotransmissor dopamina, o produto químico cai no filme, fazendo com que ele clareie. A equipe então usa um microscópio personalizado para capturar esse brilho, permitindo visualizar a liberação de dopamina de qualquer parte do neurônio e criar filmes para capturar os produtos químicos à medida que são liberados e difundidos.

Os neurotransmissores que enviam sinais entre os neurônios são normalmente liberados dos axônios, a longa cadeia que sai do soma do neurônio, ou corpo celular. Mas alguns neurotransmissores, como a dopamina, também são liberados do soma e de seus dendritos – as estruturas semelhantes a árvores que irradiam dele. Embora pesquisas anteriores tenham demonstrado que a dopamina é liberada do soma e dos dendritos, os métodos tradicionais não forneceram uma visão suficientemente boa de exatamente onde ou como isso ocorreu.

Os biossensores tradicionais usam proteínas direcionadas à membrana externa de um neurônio, permitindo que os cientistas observem apenas o que está acontecendo em pontos específicos da célula. Mas o nanosensor de Beyene é imobilizado em uma superfície 2D, permitindo registrar a liberação de neuroquímicos em um neurônio inteiro. O sensor também exibe extrema sensibilidade à dopamina, permitindo detectar até mesmo o menor sinal químico que emana das células.

Essas características permitiram à equipe capturar a liberação de dopamina em detalhes sem precedentes. A nova técnica permite obter imagens de alta resolução da liberação de dopamina dos axônios e ver pela primeira vez a liberação desse importante neurotransmissor de locais específicos nos dendritos.

Seu trabalho, relatado em um novo artigo publicado no eLife , dá aos cientistas a oportunidade de dar uma nova olhada na liberação de dopamina dos dendritos e sugere que essas estruturas podem desempenhar um papel maior nos cálculos cerebrais do que se pensava anteriormente.

"Somos capazes de criar filmes onde capturamos toda a extensão espacial e temporal de substâncias químicas à medida que são liberadas e difundidas, o que nunca foi feito antes. E então aproveitamos essa capacidade de estudar a liberação dendrítica de dopamina, que tem não foi totalmente caracterizado e bem compreendido", diz Beyene.

Embora o novo trabalho responda a algumas perguntas, também levanta novas, como por que alguns dendritos liberam dopamina enquanto outros são silenciosos, diz Beyene. Ele espera que suas descobertas levem a novos estudos de neurocientistas em neurônios de dopamina no cérebro.

"Como a maioria das ferramentas luta para fornecer uma boa medição e visualização da liberação de dendritos, o papel potencial da liberação de dopamina dendrítica na computação maior que os neurônios dopaminérgicos realizam não foi totalmente explorado. um segundo olhar", diz Beyene. + Explorar mais

Um neurônio artificial que pode receber e liberar dopamina