Podrían tener control sobre el cerebro mediante destellos de luz

Unos investigadores han transformado un canal celular de excitación tomado de algas, arriba a la izquierda, en un potente canal de inhibición, abajo a la derecha, que permite con gran precisión la desactivación o silenciamiento de neuronas. (Imagen: Andre Berndt, Soo Yeun Lee, Charu Ramakrishnan y Karl Deisseroth, Universidad de Stanford)

Unos investigadores han transformado un canal celular de excitación tomado de algas, arriba a la izquierda, en un potente canal de inhibición, abajo a la derecha, que permite con gran precisión la desactivación o silenciamiento de neuronas. (Imagen: Andre Berndt, Soo Yeun Lee, Charu Ramakrishnan y Karl Deisseroth, Universidad de Stanford)

Unos científicos han obtenido mediante bioingeniería aplicada a neuronas cultivadas a partir de muestras tomadas de ratas, una versión mejorada de una tecnología fascinante y a la vez un tanto inquietante que ofrece control instantáneo sobre la actividad de circuitos del cerebro mediante un destello de luz.

La principal mejora de esta tecnología, conseguida por el equipo del Dr. Karl Deisseroth, de la Universidad de Stanford en California, Estados Unidos, pionero de las primeras versiones hace años, es que ahora se dispone del mismo nivel de control sobre la desactivación de neuronas que hasta ahora sólo se había tenido sobre la activación.

En su día, el equipo de Deisseroth contribuyó de manera decisiva a abrir la puerta del uso de pulsos de luz para controlar circuitos cerebrales en animales modificados genéticamente para tener células controlables mediante luz, la base de la optogenética.

Ciertos genes que permiten que la luz solar controle organismos primitivos sensibles a la luz como las algas, combinados con genes que producen proteínas marcadoras fluorescentes, se combinan a su vez con un virus desactivado que introduce tales genes en tipos específicos de neuronas, a las cuales dichos genes se integran, haciendo posible controlar neuronas mediante pulsos de luz.

El que una neurona se active y emita un impulso depende del equilibrio de iones que fluyen a través de la membrana celular, por lo que ser capaz de controlar experimentalmente esta maquinaria celular es fundamental para conocer a fondo cómo funciona el cerebro.

No obstante, hasta ahora, las herramientas optogenéticas para la desactivación de neuronas habían sido mucho menos efectivas que las usadas para activarlas.

Deisseroth y sus colegas de dentro y fuera de la Universidad de Stanford descubrieron recientemente la estructura cristalina de la canalrodopsina, la proteína tomada de las algas para lograr el control optogenético de neuronas.

Para transformar este canal de excitación en un canal de inhibición eficaz, el equipo introdujo sistemáticamente mutaciones en el gen del canal, remodelando gradualmente su estructura mediante modificaciones moleculares, hasta obtener propiedades de inhibición óptimas.

Para convertirlo en un canal de inhibición eficaz, su poro central tenía que ser alineado con aminoácidos cargados positivamente en lugar de los cargados negativamente.Esto se ha logrado en la nueva investigación, que ha contado con financiación de los Institutos Nacionales estadounidenses de la Salud, y ahora el nuevo canal de control promete aplicaciones prácticas muy útiles.

Una de las más evidentes es desarrollar un sistema futuro para desactivar o silenciar neuronas que emitan señales nerviosas de dolor.

Esto permitiría terapias para el manejo de dolor severo y/o crónico en personas en las que los tratamientos farmacológicos no son útiles por alguna razón.Esta forma de controlar neuronas ofrece también una interconexión evidente con la orilla de lo digital.

Es luz lo que circula también por la fibra óptica de las autopistas de la información, y la luz será cada vez más importante en la computación. Recurrir a la luz como puente entre lo electrónico y lo viviente permitiría grandes avances tecnológicos en robótica, prótesis avanzadas e incluso cíborgs.

En el campo de la robótica, ya se ha trabajado en el desarrollo de músculos esqueléticos, accionados por luz, para robots , y se espera que esta nueva tecnología capacite a robots con patas para moverse con la fuerza y flexibilidad de los seres vivos usados como modelo.

Trabajo original: https://ydequehablamosahora.files.wordpress.com/2016/05/ion.pdf

FUENTE: https://articuloscientificos.wordpress.com/2014/06/07/control-instantaneo-sobre-el-cerebro-mediante-destellos-de-luz/#more-7865

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