¡El control de las células nerviosas con luz abrió nuevas formas de estudiar el cerebro!

El cerebro presenta diferentes estados en función de la comunicación entre miles de millones de neuronas, y todas nuestras percepciones, recuerdos y comportamientos se basan en esa red. A menudo se considera una caja negra de difícil acceso para médicos e investigadores, ya que hay pocas y limitadas herramientas disponibles para realizar estudios precisos en espacio y tiempo sobre el comportamiento neuronal en el cerebro.

¿Te imaginas controlar el cerebro con luz? Los investigadores han conseguido por primera vez controlar la actividad neuronal en el cerebro utilizando una molécula que responde a la luz.  El estudio describe la primera manera de fotomodular directamente las transiciones del estado del cerebro in vivo.

Los resultados muestran que esta nueva molécula colinérgica (relacionado con la actividad de la colina, y refiere típicamente a circuitos neuronales, medicamentos, moléculas, y proteínas que hacen uso, transportan o modifican la actividad del neurotransmisor acetilcolina), denominada PAI (de Phthalimide-Azo-Iper) puede controlar específica y localmente los receptores de acetilcolina, un neurotransmisor cerebral relevante en numerosos procesos como el aprendizaje, la atención o la memoria.

Las transiciones entre estados cerebrales, como puede ser pasar de estar dormido a despierto, o despertar de un estado de coma, se basan en la transmisión de señales químicas y eléctricas entre grupos de neuronas involucradas en diferentes funciones. Las técnicas actuales para modular la actividad neuronal, como la estimulación magnética transcraneal o por ultrasonidos, tienen una baja precisión espacio-temporal y un bajo espectro de acción. Una técnica de alta precisión que también utiliza la luz para controlar las neuronas es la optogenética, pero depende de la manipulación genética, dificultando su utilización en seres humanos por razones de seguridad.

Ahora, los investigadores han aplicado fotofarmacología para abordar esos problemas. Para ello, usaron una nueva molécula PAI(de Phthalimide-Azo-Iper), que responde a la luz y permite una modulación espacio-temporal controlada de las neuronas cerebrales. Esa molécula se une y controla la actividad de los receptores colinérgicos muscarínicos, que reconocen la acetilcolina y son clave en la interacción y comunicación neuronal. Mediante el uso de este enfoque, las transiciones de estados cerebrales dependientes de inervación colinérgica pueden controlarse mediante luz usando fármacos cuyo diseño químico les hace fotosensibles.

El control de la actividad neuronal en el cerebro es clave para realizar investigaciones tanto básicas como aplicadas, y para desarrollar técnicas seguras y precisas para llevar a cabo intervenciones cerebrales terapéuticas en neurología clínica.

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