El cerebro humano está compuesto por una gran cantidad de neuronas, las cuales se conectan entre sí formando redes complejas. Estas neuronas se comunican mediante un proceso conocido como transmisión sináptica, que involucra la transmisión de señales eléctricas llamadas potenciales de acción, así como señales químicas a través de neurotransmisores.
Se presenta un sistema que utiliza fotones en lugar de neurotransmisores químicos para controlar la actividad neuronal. Controlar las conexiones entre las neuronas permitiría comprender y tratar mejor los trastornos neurológicos, reconfigurar o reparar los fallos en los circuitos neuronales dañados, mejorar nuestras capacidades de aprendizaje o expandir nuestro conjunto de comportamientos.
La utilización de la luz como método para controlar la actividad neuronal es una alternativa a los fármacos y la estimulación eléctrica, según reporta la Agencia SINC. Investigadores del Instituto de Ciencias Fotónicas (ICFO) han desarrollado un método para controlar la actividad neuronal utilizando fotones en lugar de neurotransmisores químicos.
Fotones para controlar la actividad neuronal
El sistema, llamado PhAST, utiliza enzimas que emiten luz y canales iónicos fotosensibles para conectar dos neuronas. Los investigadores han demostrado la eficacia del método en el nemátodo Caenorhabditis elegans. La técnica podría tener aplicaciones en la comprensión y tratamiento de trastornos neurológicos, así como en la reconfiguración o reparación de circuitos neuronales dañados.
Qué beneficios traerá este avance
Investigadores del Instituto de Ciencias Fotónicas han desarrollado un método llamado PhAST que utiliza fotones en lugar de neurotransmisores químicos para controlar la actividad neuronal.
El sistema permite conectar dos neuronas utilizando luciferasas y canales iónicos fotosensibles. El equipo ha diseñado un microscopio específico para estudiar la bioluminiscencia y ha realizado experimentos en los que ha establecido una nueva conexión neuronal, ha suprimido la respuesta del animal a estímulos dolorosos y ha cambiado su comportamiento.
Los resultados demuestran que los fotones pueden actuar como neurotransmisores y que el sistema PhAST permite la modificación sintética del comportamiento animal.
La manipulación de la actividad neuronal mediante luz es una técnica novedosa que implica modificar genéticamente las neuronas para que expresen proteínas sensibles a la luz. Investigadores del Instituto de Ciencias Fotónicas (ICFO) han desarrollado y probado un sistema llamado PhAST, que utiliza fotones en lugar de neurotransmisores químicos para controlar la actividad neuronal y establecer una conexión entre dos neuronas.
El uso de la luz como mensajero ofrece un gran potencial para aplicaciones en investigación básica y clínica en neurociencia, permitiendo una mejor comprensión de los mecanismos subyacentes de la función cerebral y los comportamientos complejos.
Se espera que en el futuro se mejore la ingeniería de enzimas bioluminiscentes, canales iónicos y moléculas diana para controlar la función neuronal de manera óptica, precisa y no invasiva. Esto permitirá escanear y mapear la actividad cerebral con mayor resolución y desarrollar nuevos tratamientos para reparar conexiones neuronales dañadas sin cirugías invasivas.
