Técnica sin bisturí permite activar y desactivar circuitos neuronales

 Madrid, 17 de julio de 2018.- En el laberinto del cerebro, hay varias vías por las cuales viajan las señales neuronales; las primeras pueden fallar en pacientes con enfermedades y trastornos neurológicos y siquiátricos, como la epilepsia, el Parkinson y el obsesivo compulsivo.

Los investigadores han desarrollado nuevas estrategias terapéuticas para atacar con mayor precisión los circuitos involucradaos en esas afecciones. Los hallazgos más recientes del laboratorio de Mikhail Shapiro, profesor asistente de ingeniería química en Caltech, Estados Unidos, muestran cómo los científicos y médicos podrían, en el futuro, activar y desactivar selectivamente los circuitos neuronales, sin necesidad de cirugía.

El nuevo estudio, presentado en la edición digital de este lunes de Nature Biomedical Engineering, demuestra cómo el método, que involucra un trío de tratamientos: ondas de ultrasonido, terapia génica y fármacos sintéticos, puede usarse para alterar específicamente la formación de memoria en ratones.

Mediante el uso de ondas sonoras y técnicas genéticas conocidas, podemos, por primera vez, controlar de forma no invasiva las regiones específicas del cerebro y las células, así como el momento en que las neuronas se activan o desactivan, explicó Shapiro, también científico del Heritage Medical Research Institute de Caltech.

La investigación tiene implicaciones para la investigación básica en animales y para el tratamiento futuro de afecciones neurológicas y siquiátricas.

Optogenética, campo de estudio reciente

Aunque la idea de afinar los circuitos neuronales no es nueva, por ejemplo, en un campo creciente llamado optogenética, la luz se usa para controlar las regiones cerebrales a través de fibras ópticas implantadas; el aspecto novedoso del método de Shapiro son las ondas de sonido. Su laboratorio las utilizó previamente para crear imágenes y controlar la función de las células modificadas dentro del cuerpo.

En el nuevo trabajo, se emplean en combinación con pequeñas burbujas inyectadas en la sangre para abrir temporalmente la barrera hematoencefálica, capa protectora que impide que las sustancias en la sangre, particularmente las que podrían ser dañinas, entren en el cerebro.

Cuando las burbujas son golpeadas con ondas de ultrasonido, vibran, y este movimiento empuja la barrera hematoencefálica durante breve tiempo, señaló el autor principal del nuevo estudio, Jerzy Szablowski, académico posdoctoral en el laboratorio de Shapiro.

La apertura temporal de la barrera hematoencefálica es el primer paso en la nueva estrategia de tres puntas para controlar los circuitos neuronales.

Con la barrera hematoencefálica abierta en la región objetivo del ultrasonido, el equipo puede usar la terapia génica. Un virus se envía a la sangre, pasa la barrera hematoencefálica y luego suministra instrucciones genéticas a las células deseadas, que codifican proteínas, llamadas receptores quimiogenéticos, que se diseñaron para responder a un determinado fármaco en el laboratorio.

Último paso del proceso

El último paso en el proceso es administrar el medicamento y activar o desactivar las neuronas específicas. Los investigadores demostraron la técnica al dirigirse a las neuronas formadoras de recuerdos en los ratones, ubicadas en una parte del cerebro llamada hipocampo. Cuando se suministró a los ratones la medicación quimiogenética, estas neuronas se desactivaron y, como resultado, los ratones fueron temporalmente incapaces de formar nuevos recuerdos.

Debido a que la nueva técnica del laboratorio Shapiro combina la quimiogenética con la ecografía, el equipo la ha denominado quimiogenética dirigida acústicamente o ATAC. Este es un enfoque impresionante e innovador que será útil para muchos neurocientíficos, afirmó Bryan Roth, profesor de la Universidad de Carolina del Norte en Chapel Hill, Estados Unidos, e inventor de algunas de las primeras proteínas quimiogenéticas, pero que no participó en el estudio.

Fuente: Europa Press