Cientistas controlam cérebros de ratos com feixe de luz

Cientistas desenvolveram uma nova ferramenta para controlar o cérebro com uso de feixes de luz. O Opto-vTrap foi testado em ratos de laboratório e interfere na transmissão sináptica. A invenção pode ajudar a controlar desde epilepsia e espasmos musculares até emoções e comportamento. O Opto-vTrap é uma pesquisa do Institute for Basic Science Center for Cognition and Sociality, no campo da optogenética.

O trabalho foi publicado na revista científica Neuron no dia 30 de novembro. A pesquisa criou uma armadilha optogenética que faz a inibição reversível de descargas vesiculares, transmissões sinápticas e, por último, interrompe comportamentos.

O controle da transmissão e recepção de sinais dentro dos circuitos cerebrais é necessário para neurocientistas compreenderem melhor as funções do cérebro. A comunicação entre as células do cérebro é mediada por vários neurotransmissores que são lançados para fora da vesícula (espécie de bolsa) celular em uma exocitose. Assim, regular a exocitose vesicular é uma estratégia que pode controlar e ajudar a compreender os circuitos cerebrais.

Com técnicas pré-existentes, controlar a atividade das células do cérebro em tempo e espaço pré-determinado era difícil. Uma delas era uma abordagem indireta que envolvia controlar artificialmente uma membrana de células em potencial, mas apresentava problemas como a mudança de acidez do ambiente ou causava disparo acidental de neurônios. Além disso, não é aplicável o uso em células que não respondem às mudanças na membrana.

Para resolver esse problema, pesquisadores sul-coreanos liderados por C. Justin Lee no Center for Cognition and Sociality no IBS e o professor Heo Won Do do Korea Advanced Institute of Science and Technology (KAIST) desenvolveram a Opto-vTrap. Ela tem como alvo direto neurotransmissores contendo vesículas, e pode ser usado em vários tipos de células do cérebro.

Pesquisa em cérebro de ratos – (Imagem: IBS)

Tecnologia combina laço e armadilha para células do cérebro

Para controlar diretamente as vesículas exocitóticas, os pesquisadores aplicaram uma tecnologia que foi desenvolvida em 2014, chamada de inibição reversível ativada por luz por armadilha montada (LARIAT). Esta plataforma pode inativar diversos tipos de proteínas quando iluminadas em luz azul criando uma armadilha para as proteínas alvo, como um laço (lariat).

Quando a Opto-vTrap atinge células ou tecidos com uma luz azul, as vesículas formam grupos e ficam impedidas de sair das células, inibindo a saída de transmissores.

Mais importante ainda, a inibição causada é temporária, o que é essencial para a pesquisa em neurociência. Outras técnicas anteriores danificavam as proteínas permanentemente ou desabilitavam o neurônio por até 24 horas, o que não servia para experimentos comportamentais. Em comparação, a Opto-vTrap desagrupa em 15 minutos e os neurônios voltam a funcionar em uma hora.

No experimento em ratos, os cientistas conseguiram remover a memória do medo em animais condicionados com o comportamento.

A usabilidade do Opto-vTrap pode ir além da neurociência e nos ajudar com nossas vidas, pois ajudará a mapear crises como as de epilepsia, afirmou o cientista Lee ao The Debrief.