Una herramienta más versátil para manipular procesos neuronales tan solo con luz

Los más de 10 mil millones de enlaces neuronales se podrían ver mejorados con la técnica (Ilustración/Pixabay).

Los pulsos de luz ultrarrápidos, de apenas 100 femtosegundos o 10 billonésimas partes de un segundo, han sido empleados para disparar la actividad en determinadas neuronas y de esta manera producir procesos cerebrales que conlleven a una vida psíquica más saludable. La revista Nature Physics publica la investigación de la Universidad de Illinois.

Los pulsos en cuestión están especialmente diseñados para afectar de diferentes maneras a las neuronas y podrían ayudar a los pacientes con problemas circadianos (el ciclo circadiano es el que regula nuestras funciones vitales sobre la base del día y la noche y los horarios de descanso a los que nos acostumbramos) o de estado de ánimo sensibles a la luz.

Se trata de una técnica control coherente, esta vez aplicada a neuronas de ratón optogenéticas, es decir, células que tenían un gen agregado para hacer que respondan a la luz. Sin embargo, los investigadores dicen que la misma técnica podría usarse en células que responden naturalmente a la luz, como las de la retina.

“Los fotorreceptores en nuestras retinas se conectan a diferentes partes del cerebro que controlan el estado de ánimo, los ritmos metabólicos y los ritmos circadianos", dijo Stephen Boppart, líder del estudio, médico y bioingeniero.

En este estudio, los investigadores usaron la luz para excitar un canal sensible a ella en la membrana de las neuronas, lo que permitió la entrada de iones y con ellos la excitación de las neuronas.

Pese a que la ráfaga de luz es sumamente breve, los científicos han podido modificar el rayo de manera que proyecte mucha energía y estimule así a las moléculas a diferentes estados de energía. Ello se logra controlando el orden de las longitudes de onda en cada pulso de luz, que contiene muchos colores, según Boppart: “Podemos controlar qué colores son los primeros y qué brillante será cada color. Por ejemplo, las longitudes de onda azules son de energía mucho más alta que las longitudes de onda rojas. Si elegimos qué color va primero, podemos controlar qué energía ve la molécula en qué momento, aumentar una emoción o devolverla a su línea de base. Un pulso donde el rojo va antes que el azul, es muy diferente al que tiene al azul antes que el rojo".

A diferencia de la optogenética, que también consiste en manipular las neuronas con luz, el control coherente resulta más versátil en la medida en que la manipulación del pulso luminoso proporciona resultados más variados. De ahí que los investigadores estén trabajando para probar su técnica con otras células y procesos que responden naturalmente a la luz, como las de la retina y la fotosíntesis, por ejemplo.

"En última instancia, esta podría ser una forma de regular funciones celulares libre de genes y fármacos. Creemos que podría haber métodos opto-ópticos para tratar a los pacientes con luz", señala Boppart.

Hans Huerto

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