Consiguen apagar y encender neuronas individuales con un ‘interruptor’ lumínico

Los neurocientíficos sueñan con poder activar y desactivar las células nerviosas individuales del cerebro, porque esto les permitiría comprender mejor cómo funciona este misterioso órgano.

Ahora, científicos de la Universidad de Friburgo (Alemania) y del Instituto Friedrich Miescher para la Investigación Biomédica (FMI) de Basilea (Suiza), han desarrollado un implante capaz de modificar genéticamente neuronas específicas, controlarlas con estímulos lumínicos y medir su actividad eléctrica, todo al mismo tiempo.
Esta novedosa herramienta ‘3-en-1’ allanará el camino para experimentos completamente nuevos en neurobiología, publica la Universidad de Friburgo en un comunicado.

La investigadora Birthe Rubehn Birthe Rubehn y sus colaboradores del Departamento de Ingeniería de Microsistemas (IMTEK), del Centro Bernstein de dicha Universidad, así como del FMI, han descrito el prototipo de su implante en la revista Lab on a Chip.

Los científicos han señalado que los experimentos iniciales con esta herramienta, que consistieron en implantar su prototipo en ratones han resultado exitosos: con él, los investigadores lograron influir en la actividad de las células nerviosas del cerebro de una manera controlada, mediante pulsos de luz láser.

El equipo utilizó una innovadora técnica genética que hace que las células nerviosas cambien su actividad por la incidencia sobre ellas del resplandor de una luz de diferentes colores.

Avance para la optogenética

En optogenética (que es la combinación de genetica y métodos ópticos para controla eventos específicos en ciertas células de tejido vivo), los genes de ciertas especies de algas son insertados en el genoma de otro organismo, por ejemplo un ratón. Estos genes propician la inclusión de poros sensibles a la luz –a partículas con carga eléctrica- en las membranas de las células nerviosas.

Estos poros o aberturas adicionales son los que permiten a los neurólogos controlar la actividad eléctrica de las células. Sin embargo, hasta la fecha, solo el nuevo implante desarrollado por los investigadores de Friburgo y Basilea ha conseguido que este principio sea realmente factible.

El dispositivo, cuya punta mide solo un cuarto de milímetro de ancho y una décima de milímetro de espesor, se fabricó a partir de polímeros, que son plásticos especiales cuya seguridad para la implantación en el sistema nervioso ya ha sido probada.

Al contrario que en otras pruebas realizadas hasta el momento, este aparato es capaz de inyectar las sustancias necesarias para la modificación genética, emitiendo luz para la estimulación de las células nerviosas, y a la vez midiendo el efecto en las células nerviosas de varios contactos eléctricos.

Además de optimizar esta tecnología para su producción en serie, los científicos pretenden ahora desarrollar una segunda versión del prototipo, cuyo canal de inyección se disolvería con el tiempo, reduciendo así aún más el tamaño del implante.

Referencia bibliográfica:

Birthe Rubehn, Steffen B. E. Wolff, Philip Tovote, Andreas Lüthi, Thomas Stieglitz. A polymer-based neural microimplant for optogenetic applications: design and first in vivo study. Lab on a Chip (2013). DOI:10.1039/C2LC40874K.