Aplicações de Optogenetics

Optogenetics ampliou extremamente o espaço da neurociência fazendo possível o estudo de componentes de circuito neurais particulares em estados normais e doentes.

Crédito: ktsdesign/Shutterstock.com

Optogenetics ajudou cientistas e doutores a compreender o comportamento neural e as respostas do circuito em uma variedade de condições tais como desordens de humor, apego, doença de Parkinson, desordem obsessionante, comportamento social, e recompensa, e muito mais.

Na última década um número de ferramentas optogenetic foram desenvolvidas pela descoberta e pela engenharia; nós temos agora uma bateria de opsins que podem ser usados para manipular (estimule ou iniba) a actividade neuronal assim como determinadas cascatas intracelulares da sinalização.

A tendência é agora refinar as aproximações da combinação (por exemplo, integração do controle optogenetic com imagem lactente de populações neurais genetically definidas) de modo a consegue melhores introspecções no comportamento neuronal do circuito em pessoas normais e em sua deficiência orgânica em estados psiquiátricas da doença.

Optogenetics para o tratamento da desordem depressiva

A depressão é o transtorno mental risco de vida o mais comum. Embora o estudo na depressão seja realizado para um prazo, os mecanismos fundamentais são na maior parte unrevealed. Os antidepressivos, de que são comuns, são muito eficazes em alguns pacientes mas mostra os efeitos secundários na neurotransmissão noradrenergic e da serotonina alguns povos com eficácia de 28%.

Quase 30%-40% dos povos são resistentes ao tratamento para a depressão. Estes pacientes podem ser tratados com o optogenetics. As mudanças na actividade dos neurônios fazem com que o pânico, a aflição, a depressão no que diz respeito à influência positiva, e os animais encontrem desordens depressivas.

A revelação nos métodos que são usados documentando e controlando a actividade neural no sistema da recompensa do cérebro conduziu para cancelar a compreensão dos circuitos neuronal que revelam vários sintomas como o anhedonia. Isto permite a um tratamento melhor para a depressão.

Igualmente, o neurônio basolateral do amygdala ou sua extensão nos circuitos no amygdala central foram detectados pelo optogenetics para revelar as características da ansiedade, um sintoma freqüente da depressão, e para regular o medo condicional. A técnica optogenetic ajuda na identificação alvo-específica em um circuito e manipula o alvo para fixar a deficiência orgânica.

Para analisar os aspectos fulcrais de desordens depressivas, as técnicas optogenetic foram usadas que focalizam os neurônios dopaminergic de VTA. Os outros componentes do cérebro tais como accumbens, hipocampo, PFC, e amygdala do núcleo igualmente têm as saliências da região de VTA que mostram as mudanças na estrutura dos neurônios nos pacientes com depressão.

Usando esta técnica, os neurônios dopaminergic de VTA que expressa o rhodopsin do canal em dois modelos da depressão são estimulados, e em conseqüência, uma mudança imediata em respostas comportáveis foi observada.

O teste do consumo da sacarina e o teste forçado da nadada foram realizados nos ratos CMUS-induzidos da depressão que mostraram que a estabilidade em emoções psicológicas estêve recuperada na estimulação da pulso-fase e aumentaram depressivo-como o estado na inibição.

Colectivamente, o estudo em intervalos de sinalização esforço-induzidos e depressão-induzidos crônicos e em circuitos neuronal ajuda a compreender e desenvolver aproximações terapêuticas eficazes para a depressão. Empregar resultados temporais necessários e métodos optogenetic ilustres é a aproximação perfeita para estas experiências.

Terapia de Optogenetic em SCI

Na neurologia clínica, o optogenetics pode ser usado tratando os ferimentos da medula espinal (SCIs). Tradicional, a electricidade é o estímulo o mais predominante que é usado para estimular os elementos neuromusculares. Uma das técnicas bem sucedidas que envolvem pulsos elétricos é um FES que ajude a restaurar ou melhora os músculos paralizados que ajudam na respiração, no mecanismo superior e mais baixo do membro, e o regulamento das entranhas e da bexiga.

Apesar de sua potência justificada, a incapacidade do controle da activação reduziu para baixo a combinação de técnicas de FES. Esta incapacidade pode ser superada pelo optogenetics que tem a definição exacta e contínua do período de tempo.

Armadilhas nas aplicações

Há alguns aspectos a considerar ao planear uma experiência do optogenetics.

  1. A entrega da luz para a activação do opsin não pode ser uniforme, e assim que a resposta da população do neurônio do alvo não pode ser uniforme.
  2. A estimulação de Optogenetic pode empurrar algumas das pilhas para um estado não dentro de sua escala fisiológico normal, desse modo potencial principal para conduzir às conseqüências.
  3. A estimulação de Optogenetic tende a sincronizar a actividade de todas as pilhas residentes na população de alvo, que pode conduzir à perda de testes padrões neuronal individual-específicos do despedimento nessa população.
  4. As ferramentas de Optogenetic têm uma tendência influenciar categòrica todas as pilhas com uma característica genetically definida; não podem, conseqüentemente, modular subconjuntos específicos da população de alvo.
  5. As ferramentas de Optogenetic podem às vezes conduzir para dirigir a iluminação e a estimulação subseqüente das membranas axonal, por sua vez causando a activação de corpos de pilha neuronal e mesmo de outras regiões do cérebro através das garantias ativadas (activação antidrómica). Quando tais coisas acontecem, os circuitos diferentes estão activados, reduzindo a especificidade da manipulação; os opsins inibitórios podem às vezes ser usados para evitar tais complicações.
  6. A proteína ela mesma do opsin tem o potencial afectar as funções da maquinaria celular intrínseca, causando a rompimento das estruturas tais canais e bombas do íon.

Para todas estas razões, as experiências optogenetic têm que ser planeadas com uma reflexão prudente de todas as possibilidades.

Fontes:

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Last Updated: Jan 29, 2019

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