- Científicos logran el dispositivo más pequeño y ligero hasta ahora para controlar de manera no invasiva el cerebro o la médula espinal.
- La investigación, publicada en Nature Methods, supone un avance importante en el campo de la optogenética.
¿Y si la luz fuera suficiente para mitigar el dolor? Según algunos estudios, el 30% de la población mundial padece dolor crónico. Esta sensación, cuyo origen aún es desconocido, se caracteriza por durar más de seis meses seguidos. No hay cura para este trastorno, pero la optogenética podría ayudar a mitigar esta condición que deriva no sólo en una molestia física, sino también en la aparición de irritación y estrés en las personas que la padecen.
La optogenética es una revolucionaria disciplina que ha permitido controlar el cerebro de manera no invasiva. Lo hace aplicando sencillos pulsos de luz que son capaces de modificar la expresión génica o habilidades como los movimientos. En 1979, el Premio Nobel Francis Crick ya anticipaba en un artículo publicado en Scientific American que "el siguiente paso para la neurociencia sería desarrollar una tecnología capaz de controlar un único tipo celular en el cerebro, dejando el resto de células sin alterar".
Llegan los interruptores neuronales
El equipo de Poon ha logrado el dispositivo optogenético más pequeño y ligero hasta el momentoLa hora de esta tecnología ya ha llegado. Y lo hace gracias a la combinación de la óptica y de la genética, dos campos que permiten crear interruptores neuronales para ayudarnos a estudiar procesos biológicos comunes o mejorar el cuidado de nuestra salud. Estos interruptores pueden encenderse o apagarse según los pulsos de luz que utilicemos. Un nuevo estudio, publicado en la revista Nature Methods, ha demostrado que la optogenética también podría ayudar a modular el dolor o los movimientos de ratones de laboratorio.
El equipo de la investigadora Ada Poon ha creado un dispositivo inalámbrico de 10 milímetros cúbicos, dos órdenes de magnitud menos que los sistemas optogenéticos convencionales, que puede ser implantado en el sistema nervioso de estos animales para así controlar sus movimientos o la percepción del dolor mediante haces de luz. Además, los módulos que se introducían en el cerebro de los ratones solían contar con un peso que oscilaba entre los 0,7 y los 3 gramos. Los científicos de la Universidad de Stanford han llevado este rango hasta un nivel histórico: su nuevo dispositivo pesa sólo 20 miligramos.
Imagen cedida por la Prof. Ada Poon (Universidad de Stanford)
El sistema puede ser colocado bajo la piel de estos animales con el objetivo de estimular su cerebro mediante haces de luz. Sin embargo, el reducido tamaño del dispositivo permite que pueda ser implantado en localizaciones más periféricas, tales como la médula espinal o las extremidades. Aunque el equipo de Poon sólo ha probado la modulación de los movimientos y del dolor en los ratones de laboratorio, su hallazgo podría suponer un gran avance a largo plazo en la neuroestimulación de personas con parálisis y discapacidad.
La luz controla el dolor y los movimientos
Otra de las mejoras de estos dispositivos se centra en el cuidado de los propios animales. Los sistemas inalámbricos controlados por la optogenética permitían un reducido movimiento del animal, ya que era necesario colocar unos "amarres" para evitar que el dispositivo cambiase de posición. Gracias a la investigación publicada en Nature Methods, la optogenética logra ahora contar con un sistema que, además de permitir el movimiento libre de los ratones, pueda controlar de manera no invasiva el cerebro, la médula espinal y circuitos neuronales periféricos.Los pulsos de luz azul lograban alterar el movimiento y la percepción del dolor
Para comprobar sus resultados, los científicos compararon el efecto de la luz sobre ratones transgénicos y ratones no modificados genéticamente. En los primeros, los pulsos de luz azul fueron suficientes para alterar el movimiento de los animales, que comenzó a ser circular, incrementando además su velocidad. Pero este no es el único logro de la investigación en optogenética.
Imagen cedida por la Prof. Ada Poon (Universidad de Stanford)
El equipo de Poon descubrió que la estimulación mediada por luz de los receptores del dolor produce aversión. El control optogenético se dirigió a los nociceptores de las patas de los ratones de laboratorio, demostrando que los pulsos de luz eran capaces de alterar la actividad celular y activar las terminaciones nerviosas de estas extremidades.
Las conclusiones más importantes de estos científicos de Stanford son claras: este dispositivo simplifica los sistemas convencionales, facilitando los experimentos en optogenética. De esta manera, los investigadores podrán avanzar en la modulación del sistema nervioso mediante simples haces de luz. Los movimientos de los animales o la percepción del dolor son algunos de los resultados logrados por el equipo de Poon, pero en el futuro, la manipulación del sistema nervioso podría mejorar problemas como el estrés o el dolor crónico.
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