Os Cientistas usam nanoparticles magnéticos para provocar profundamente a actividade dentro do cérebro

Os Cientistas usaram o magnetismo para activar os grupos minúsculos de pilhas no cérebro, induzindo os movimentos corporais que incluem o corredor, o giro e controle perdedor das extremidades -- uma realização que poderia conduzir aos avanços em estudar e em tratar a doença neurológica.

Os pesquisadores da técnica desenvolvidos são chamados estimulação magneto-térmica. Dá a neurocientistas uma nova ferramenta poderosa: um telecontrole, mìnima maneira invasora de provocar profundamente a actividade dentro do cérebro, pilhas específicas de giro para estudar sobre e fora como estas mudanças afectam a fisiologia.

“Há muito trabalho que está sendo feito agora para traçar os circuitos neuronal que comportamento e emoções de controle,” diz o pesquisador Arnd Pralle do chumbo, PhD, um professor da física na Universidade na Faculdade do Búfalo das Artes e das Ciências. “Como o computador de nossa mente está funcionando? A técnica que nós desenvolvemos poderia ajudar a este esforço extremamente.”

Compreendendo como os trabalhos de cérebro -- como as partes diferentes do órgão se comunicam um com o outro e comportamento de controle -- é chave às terapias tornar-se para as doenças que envolvem o ferimento ou o mau funcionamento de grupos específicos de neurônios. As lesões cerebrais Traumáticos, a doença de Parkinson, a distonia e a paralisia periférica todas caem nesta categoria.

Os avanços relatados pela equipe de Pralle podiam igualmente ajudar aos cientistas que procuram tratar doenças tais como a depressão e a epilepsia directamente com a estimulação do cérebro.

O estudo, que foi feito em ratos, foi publicado o 15 de agosto no eLife, um aberto-acesso, jornal da revisão paritária. A equipe de Pralle incluiu primeiro autores Rahul Munshi, um candidato de UB PhD na física, e Shahnaz Qadri, PhD, um pesquisador pos-doctoral de UB, junto com pesquisadores de UB, Universidade de Philipps de Marburg em Alemanha e o Universidad de Santiago de Compostela na Espanha.

a estimulação Magneto-Térmica envolve usar nanoparticles magnéticos para estimular os neurônios equipados com canais sensíveis à temperatura do íon. Os neurónios despedem quando os nanoparticles são calorosos por um campo magnético externo, fazendo com que os canais abram.

Visando regiões altamente específicas do cérebro

Nos ratos, a equipe de Pralle sucedeu em ativar três regiões distintas do cérebro para induzir funções de motor específicas.

As pilhas de Estimulação no córtice de motor fizeram com os animais fossem executado, quando as pilhas de estimulação no striatum fizeram com que os animais girassem ao redor. Quando os cientistas activaram uma região mais profunda do cérebro, os ratos congelaram-se, incapaz de mover suas extremidades.

“Usando nosso método, nós podemos visar um grupo muito pequeno de pilhas, uma área aproximadamente 100 micrômetros transversalmente, que seja sobre que a largura de um cabelo humano,” Pralle diz.

Como a estimulação magneto-térmica trabalha

a estimulação Magneto-Térmica permite pesquisadores de usar os nanoparticles calorosos, magnéticos para activar os neurônios individuais dentro do cérebro.

é aqui como trabalha: Primeiramente, os cientistas usam a genética para introduzir uma costa especial do ADN nos neurônios visados, fazendo com que estas pilhas produzam um canal calor-ativado do íon. Então, os pesquisadores injectam nanoparticles magnéticos especialmente crafted na mesma área do cérebro. Estes nanoparticles travam na superfície dos neurônios visados, formando uma coberta fina como a pele de uma cebola.

Quando um campo magnético alterno é aplicado ao cérebro, faz com que a magnetização dos nanoparticles lance ràpida, gerando o calor que aquece as pilhas visadas. Isto força os canais sensíveis à temperatura do íon para abrir, spurring os neurônios despedir.

As partículas que os pesquisadores usados no estudo novo do eLife consistiram em um núcleo da cobalto-ferrite cercaram por um escudo da manganês-ferrite.

Um avanço sobre outros métodos, como o optogenetics

Pralle tem trabalhado para avançar a estimulação magneto-térmica por aproximadamente uma década. Demonstrou previamente o serviço público da técnica nos neurônios de activação em um prato de petri, e então em controlar o comportamento de elegans do C., um nemátodo minúsculo.

Pralle diz que a estimulação magneto-térmica tem alguns benefícios sobre outros métodos da estimulação do profundo-cérebro.

Uma das técnicas as mais conhecidas, optogenetics, usos ilumina-se em vez do magnetismo e aquece-se para activar pilhas. Mas o optogenetics exige tipicamente a implantação de cabos de fibra óptica minúsculos no cérebro, visto que a estimulação magneto-térmica é feita remotamente, que é menos invasora, Pralle diz. Adiciona que mesmo depois que os cérebros dos ratos foram estimulados diversas vezes, os neurônios visados não mostraram nenhum sinal de dano.

O passo seguinte na pesquisa é usar a estimulação magneto-térmica para activar -- e silêncio -- regiões múltiplas do cérebro ao mesmo tempo nos ratos. Pralle está trabalhando neste projecto com pesquisador Polina Anikeeva, PhD, e Faculdade de Medicina de Massachusetts Institute of Technology de Harvard. A equipe tem $3,5 milhões no financiamento dos Institutos de Saúde Nacionais para conduzir estudos de continuação.

Source: http://www.buffalo.edu/news/releases/2017/08/019.html