Los Científicos utilizan nanoparticles magnéticos para accionar actividad profundamente dentro del cerebro

Los Científicos han utilizado magnetismo para activar los grupos minúsculos de células en el cerebro, induciendo los movimientos corporales que incluyen el funcionamiento, la rotación y el mando perdidoso de las extremidades -- un logro que podría llevar a los avances en estudiar y tratar enfermedad neurológica.

Llaman los investigadores de la técnica desarrollados estímulo magneto-térmico. Da a neurólogos una nueva herramienta potente: un telecontrol, como mínimo manera invasor de accionar actividad profundamente dentro del cerebro, células específicas que giran por intervalos para estudiar cómo estos cambios afectan a la fisiología.

“Hay mucho trabajo ahora que es hecho para correlacionar los circuitos neuronales que comportamiento y las emociones de mando,” dice al investigador Arnd Pralle, Doctorado, profesor del terminal de componente de la física en la Universidad en la Universidad del Búfalo de Artes y de Ciencias. ¿“Cómo el ordenador de nuestra mente está funcionando? La técnica que hemos desarrollado podría ayudar a este esfuerzo grandemente.”

Entendiendo cómo los trabajos de cerebro -- cómo diversas partes del órgano comunican el uno con el otro y comportamiento de mando -- es dominante a las terapias el convertirse para las enfermedades que implican el daño o el funcionamiento incorrecto de conjuntos específicos de neuronas. Las lesiones cerebrales Traumáticas, la enfermedad de Parkinson, la distonía y la parálisis periférica toda entran en esta categoría.

Los avances señalados por las personas de Pralle podían también ayudar a los científicos que intentaban tratar dolencias tales como depresión y epilepsia directamente con el estímulo del cerebro.

El estudio, que fue hecho en ratones, fue publicado el 15 de agosto en el eLife, un abierto-acceso, gorrón de la revisión paritaria. Las personas de Pralle incluyeron primer autores Rahul Munshi, candidato del Doctorado de UB en la física, y Shahnaz Qadri, Doctorado, investigador postdoctoral de UB, junto con investigadores de UB, la Universidad de Philipps de Marburgo en Alemania y el Universidad de Santiago de Compostela en España.

el estímulo Magneto-Térmico implica el usar de nanoparticles magnéticos para estimular las neuronas equipadas con los canales termosensibles del ión. Las neuronas encienden cuando los nanoparticles son calentados por un campo magnético externo, haciendo los canales abrirse.

Alcance de regiones altamente específicas del cerebro

En ratones, las personas de Pralle tuvieron éxito en activar tres regiones distintas del cerebro para inducir funciones de motor específicas.

Las células Estimulantes en la corteza de motor hicieron los animales ejecutarse, mientras que las células estimulantes en el striatum hicieron los animales girar alrededor. Cuando los científicos activaron una región más profunda del cerebro, los ratones congelaron, incapaz de mover sus extremidades.

“Usando nuestro método, podemos apuntar un grupo muy pequeño de células, un área cerca de 100 micrómetros a través, que está sobre que el ancho de un cabello humano,” Pralle dice.

Cómo el estímulo magneto-térmico trabaja

el estímulo Magneto-Térmico permite a investigadores utilizar los nanoparticles heated, magnéticos para activar las neuronas individuales dentro del cerebro.

aquí es cómo trabaja: Primero, los científicos utilizan la ingeniería genética para introducir un hilo especial de la DNA en las neuronas apuntadas, haciendo estas células producir un canal calor-activado del ión. Entonces, los investigadores inyectan nanoparticles magnéticos especialmente hechos a mano en la misma área del cerebro. Estos nanoparticles cierran sobre la superficie de las neuronas apuntadas, formando una cubierta fina como la piel de una cebolla.

Cuando un campo magnético de alternancia se aplica al cerebro, hace la magnetización de los nanoparticles mover de un tirón rápidamente, generando el calor que calienta las células apuntadas. Esto fuerza los canales termosensibles del ión para abrirse, estimulando las neuronas a encender.

Las partículas que los investigadores usados en el nuevo estudio del eLife consistieron en una base de la cobalto-ferrita rodearon por un shell de la manganeso-ferrita.

Un avance sobre otros métodos, como optogenetics

Pralle ha estado trabajando para avance el estímulo magneto-térmico por alrededor de una década. Él demostró previamente el utilitario de la técnica en neuronas que activaban en una placa de Petri, y entonces en controlar el comportamiento de los elegans de la C., un nematodo minúsculo.

Pralle dice que el estímulo magneto-térmico tiene algunas ventajas sobre otros métodos de estímulo del profundo-cerebro.

Una de las técnicas más conocidas, optogenetics, aplicaciones se enciende en vez de magnetismo y calienta para activar las células. Pero el optogenetics requiere típicamente la implantación de cables de fribra óptica minúsculos en el cerebro, mientras que el estímulo magneto-térmico se hace remotamente, que es menos invasor, Pralle dice. Él agrega que incluso después los cerebros de ratones fueron estimulados varias veces, las neuronas apuntadas no mostraron ningún señal del daño.

El paso de progresión siguiente en la investigación es utilizar el estímulo magneto-térmico para activar -- y silencio -- regiones múltiples del cerebro al mismo tiempo en ratones. Pralle está trabajando en este proyecto con el investigador Polina Anikeeva de Massachusetts Institute of Technology, el Doctorado, y la Facultad de Medicina de Harvard. Las personas tienen $3,5 millones en el financiamiento de los Institutos de la Salud Nacionales para conducto estudios que continúan.

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