Os pesquisadores desenvolveram uma sonda neural ultra-fina, flexível e minimamente invasiva que pode não apenas registrar a atividade neural, mas também usar luz para estimular grupos específicos de neurônios.
Descrita em um novo estudo na Nature Communications, essa sonda tem aproximadamente um{0}}quinto da largura de um fio de cabelo humano e é adequada-para estudar regiões pequenas e móveis do sistema nervoso, como a medula espinhal ou nervos periféricos (os nervos fora do cérebro e da medula espinhal que transmitem informações entre o cérebro e o resto do corpo).
É aqui que você precisa de uma sonda muito pequena e flexível que possa ser implantada entre as vértebras para fazer conexões com os neurônios e que possa dobrar conforme a medula espinhal se move", disse o co-autor sênior Axel Nimmerjahn, professor associado do Waitt Advanced Biophotonics Center do Salk Institute for Biological Studies, nos Estados Unidos.
As sondas neurais também podem ser implantadas por mais tempo porque são mais compatíveis com os tecidos biológicos e têm menos probabilidade de desencadear uma resposta imunológica.
Donald Sirkis, professor de nanoengenharia na Jacobs School of Engineering e co{0}}autor sênior do estudo, disse: "Para interfaces neurais crônicas, você precisa de uma sonda furtiva - algo que o corpo nem sabe que está lá, mas que ainda pode se comunicar com os neurônios." Na Universidade da Califórnia, San Diego.
O que diferencia essa sonda de outras sondas ultra{0}}flexíveis e ultrafinas existentes é que ela consiste em um canal elétrico e um canal óptico, permitindo registrar a atividade elétrica dos neurônios e usar a luz para estimular grupos específicos de neurônios.
Ter esse modo duplo - gravação elétrica e estimulação óptica - em um espaço tão pequeno é uma combinação única", explicou Sirbuly.
A nova sonda neural é um feito inteligente de engenharia.
O canal elétrico contém um eletrodo de polímero ultrafino (que pode conduzir eletricidade), enquanto o canal óptico contém uma fibra óptica ultrafina que transmite luz. Colocar os dois na mesma sonda neural requer uma engenharia muito inteligente.
Os canais devem ser isolados para evitar que interfiram uns com os outros durante a instalação em uma microssonda com diâmetro de apenas 8 a 14 mícrons. Os pesquisadores também devem garantir que as sondas sejam flexíveis, duráveis, biocompatíveis e capazes de funcionar tão bem quanto as sondas neurais-de{4}}de{4}}última geração existentes.
Uma vez fabricadas, as sondas neurais são implantadas no cérebro de camundongos vivos por até um mês, durante o qual quase não causam inflamação no tecido cerebral.
Essas sondas podem registrar a atividade elétrica dos neurônios com alta sensibilidade e também podem ser usadas para estimular os neurônios no córtex do camundongo a moverem seus bigodes.
Actualmente, sabemos muito pouco sobre como funciona a medula espinal, como processa a informação e como a sua actividade neural é perturbada ou danificada sob certas condições de doença", disse Nimmerjahn.
Gravar a partir de estruturas tão dinâmicas e minúsculas sempre foi um desafio técnico. Acreditamos que nossas sondas e futuros conjuntos de sondas têm o potencial único de nos ajudar a estudar a medula espinhal - não apenas para entendê-la em um nível fundamental, mas também para ter a capacidade de regular sua atividade.
Além disso, como é possível obter microfibras de quase qualquer comprimento, o processo de fabricação pode ser usado para desenvolver sondas neurais que possam atingir regiões cerebrais mais profundas. No entanto, como a rigidez da sonda diminui com o aumento do comprimento, pode ser necessário alterar o design -, como um revestimento de açúcar solúvel ou uma camada de polímero rígido - para evitar flexão.
