La dopamina, una molécula de señalización utilizada en todo el cerebro, desempeña un papel importante en la regulación de nuestro estado de ánimo, así como en el control del movimiento. Muchos trastornos, como la enfermedad de Parkinson, la depresión y la esquizofrenia, están relacionados con deficiencias de dopamina.
los neurocientíficos del MIT han ideado una forma de medir la dopamina en el cerebro durante más de un año, que creen que les ayudará a aprender mucho más sobre su papel en cerebros sanos y enfermos.
"A pesar de todo lo que se sabe acerca de la dopamina como una molécula de señalización crucial en el cerebro, implicada en afecciones neurológicas y neuropsiquiátricas, así como en nuestra habilidad para aprender, ha sido imposible monitorear los cambios en la liberación en línea de dopamina durante largos períodos de tiemposuficiente para relacionarlos con las condiciones clínicas ", dice Ann Graybiel, profesora del Instituto MIT, miembro del Instituto McGovern para la Investigación del Cerebro del MIT y uno de los autores principales del estudio.
Michael Cima, el profesor de ingeniería David H. Koch en el Departamento de Ciencia e Ingeniería de Materiales y miembro del Instituto Koch para la Investigación Integral del Cáncer del MIT, y Rober Langer, el profesor del Instituto David H. Koch y miembro del KochInstituto, también son los autores principales del estudio. El postdoc MIT Helen Schwerdt es el autor principal del artículo, que aparece en la edición del 12 de septiembre de Biología de las comunicaciones .
detección a largo plazo
La dopamina es uno de los muchos neurotransmisores que las neuronas del cerebro usan para comunicarse entre sí. Los sistemas tradicionales para medir la dopamina, electrodos de carbono con un diámetro de eje de aproximadamente 100 micras, solo se pueden usar de manera confiable durante aproximadamente un día porqueproduce tejido cicatricial que interfiere con la capacidad de los electrodos para interactuar con la dopamina.
En 2015, el equipo del MIT demostró que se podían usar pequeños sensores microfabricados para medir los niveles de dopamina en una parte del cerebro llamada estriado, que contiene células productoras de dopamina que son críticas para la formación de hábitos y el aprendizaje reforzado con recompensas.
Debido a que estas sondas son tan pequeñas aproximadamente 10 micras de diámetro, los investigadores pudieron implantar hasta 16 de ellas para medir los niveles de dopamina en diferentes partes del cuerpo estriado. En el nuevo estudio, los investigadores querían probar si podían usarestos sensores para el seguimiento de dopamina a largo plazo.
"Nuestro objetivo fundamental desde el principio era hacer que los sensores funcionen durante un largo período de tiempo y producir lecturas precisas día a día", dice Schwerdt. "Esto es necesario si desea comprender cómo estas señales median enfermedades específicaso condiciones "
Para desarrollar un sensor que pueda ser preciso durante largos períodos de tiempo, los investigadores tuvieron que asegurarse de que no provocaría una reacción inmune, para evitar el tejido cicatricial que interfiere con la precisión de las lecturas.
El equipo del MIT descubrió que sus pequeños sensores eran casi invisibles para el sistema inmunitario, incluso durante períodos prolongados de tiempo. Después de que se implantaron los sensores, las poblaciones de microglia células inmunes que responden al daño a corto plazo y los astrocitos, queresponden durante períodos más largos, fueron los mismos que los del tejido cerebral que no tenían las sondas insertadas.
En este estudio, los investigadores implantaron de tres a cinco sensores por animal, de unos 5 milímetros de profundidad, en el cuerpo estriado. Tomaron lecturas cada pocas semanas, después de estimular la liberación de dopamina del tronco encefálico, que viaja al cuerpo estriado. Descubrieron que ellas mediciones se mantuvieron constantes hasta por 393 días
"Esta es la primera vez que alguien demuestra que estos sensores funcionan durante más de unos pocos meses. Eso nos da mucha confianza en que este tipo de sensores podría ser factible para el uso humano algún día", dice Schwerdt.
Monitoreo del Parkinson
Si se desarrollaron para su uso en humanos, estos sensores podrían ser útiles para controlar a los pacientes con Parkinson que reciben estimulación cerebral profunda, dicen los investigadores. Este tratamiento consiste en implantar un electrodo que envía impulsos eléctricos a una estructura profunda en el cerebro. Usar un sensor paracontrolar los niveles de dopamina podría ayudar a los médicos a administrar la estimulación de manera más selectiva, solo cuando sea necesario.
Los investigadores ahora están buscando adaptar los sensores para medir otros neurotransmisores en el cerebro y medir señales eléctricas, que también pueden verse afectadas por el Parkinson y otras enfermedades.
"Comprender esas relaciones entre la actividad química y eléctrica será realmente importante para comprender todos los problemas que se ven en el Parkinson", dice Schwerdt.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Instituto de Tecnología de Massachusetts . Original escrito por Anne Trafton. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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