Os nervos das pernas ativados pela luz oferecem um novo caminho para restaurar a mobilidade: técnica optogenética New poderia ajudar a restaurar os movimentos dos membros, tremores musculares deleite

A estimulação optogenética depende de nervos que foram geneticamente modificados para expressar proteínas de algas sensíveis à luz chamadas opsinas. Essas proteínas controlam sinais elétricos, como impulsos nervosos – essencialmente, ligá-los e desligá-los - quando são expostos a certos comprimentos de onda de luz.

Usando camundongos e ratos projetados para expressar essas opsinas em dois nervos-chave da perna, os pesquisadores foram capazes de controlar o movimento para cima e para baixo da articulação do tornozelo dos roedores, ligando um LED que foi fixado sobre a pele ou implantado na perna.

Esta é a primeira vez que um sistema optogenético de “circuito fechado” foi usado para alimentar um membro, os pesquisadores disseram. Os sistemas de circuito fechado alteram sua estimulação em resposta aos sinais dos nervos que estão ativando, em oposição aos sistemas de “circuito aberto” que não respondem ao feedback do corpo.

No caso dos roedores, diferentes pistas, incluindo o ângulo da articulação do tornozelo e mudanças no comprimento das fibras musculares, foram o feedback usado para controlar o movimento do tornozelo. É um sistema, disse Srinivasan, “que em tempo real observa e minimiza o erro entre o que queremos que aconteça e o que realmente está acontecendo.”

Passeio versus sprint

A estimulação optogenética também levou a menos fadiga durante o movimento cíclico do que a estimulação elétrica, de uma forma que surpreendeu a equipe de pesquisa. Em sistemas elétricos, axônios de grande diâmetro são ativados primeiro, junto com seus músculos grandes e famintos por oxigênio, antes de passar para axônios e músculos menores. A estimulação optogenética funciona de maneira oposta, estimulando axônios menores antes de passar para fibras maiores.

“Quando você está andando devagar, você está apenas ativando essas pequenas fibras, mas quando você corre um sprint, você está ativando as grandes fibras,” explicou Srinivasan. “A estimulação elétrica ativa as fibras grandes primeiro, então é como se você estivesse andando, mas você está usando toda a energia necessária para fazer um sprint. É rapidamente cansativo porque você está usando muito mais potência do que precisa.”

Os cientistas também notaram outro padrão curioso no sistema estimulado pela luz que era diferente dos sistemas elétricos.. “Quando continuamos fazendo esses experimentos, especialmente por longos períodos de tempo, vimos esse comportamento realmente interessante,” Srinivasan disse. “Estamos acostumados a ver os sistemas funcionarem muito bem, e depois fadiga ao longo do tempo. Mas aqui vimos o desempenho muito bom, e então cansou, mas se continuássemos por mais tempo, o sistema se recuperava e começava a funcionar bem novamente.”

Esse rebote inesperado está relacionado a como a atividade da opsina circula nos nervos, de uma forma que permite que todo o sistema se regenere, os cientistas concluíram.

Com menos fadiga envolvida, o sistema optogenético pode ser um bom futuro para operações motoras de longo prazo, como exoesqueletos robóticos que permitem que algumas pessoas com paralisia andem, ou como ferramentas de reabilitação a longo prazo para pessoas com doenças musculares degenerativas, Srinivasan sugeriu.

Para o método de dar o salto para os humanos, os pesquisadores precisam experimentar as melhores maneiras de fornecer luz aos nervos nas profundezas do corpo, bem como encontrar maneiras de expressar opsinas nos nervos humanos com segurança e eficiência.

“Já existem alguns 300 testes usando terapia gênica, e alguns ensaios que usam opsinas hoje, então é provável que em um futuro próximo,” disse Srinivasan.

Fonte: http://news.mit.edu, por Becky Ham