octubre 18, 2021

Una forma mecánica de estimular las neuronas

Estimular las neuronas. Los nanodiscos magnéticos pueden activarse mediante un campo magnético externo, lo que proporciona una herramienta de investigación para estudiar las respuestas neuronales.

Además de responder a estímulos eléctricos y químicos, muchas de las células neuronales del cuerpo también pueden responder a efectos mecánicos, como la presión o la vibración. Pero estas respuestas han sido más difíciles de estudiar para los investigadores, porque no ha existido un método fácilmente controlable para inducir tal estimulación mecánica de las células. Ahora, los investigadores del MIT y otros lugares han encontrado un nuevo método para hacer precisamente eso.

estimular las neuronas

Estimular las neuronas sin contacto, un paso hacia nuevos tratamientos

El hallazgo podría ofrecer un paso hacia nuevos tipos de tratamientos terapéuticos, similares a la neuroestimulación eléctrica que se ha utilizado para tratar la enfermedad de Parkinson y otras afecciones. A diferencia de esos sistemas, que requieren una conexión de cable externo, el nuevo sistema estaría completamente libre de contacto después de una inyección inicial de partículas y podría reactivarse a voluntad mediante un campo magnético aplicado externamente.

El nuevo método abre una nueva vía para la estimulación de las células nerviosas dentro del cuerpo, que hasta ahora se ha basado casi por completo en vías químicas, mediante el uso de productos farmacéuticos, o en vías eléctricas, que requieren cables invasivos para suministrar voltaje al cuerpo. . Esta estimulación mecánica, que activa vías de señalización completamente diferentes dentro de las propias neuronas, podría proporcionar un área de estudio significativa, dicen los investigadores.

«Una cosa interesante sobre el sistema nervioso es que las neuronas pueden detectar fuerzas«, dice Senko. «Así es como funciona su sentido del tacto, y también su sentido del oído y el equilibrio». El equipo apuntó a un grupo particular de neuronas dentro de una estructura conocida como ganglio de la raíz dorsal, que forma una interfaz entre los sistemas nerviosos central y periférico, porque estas células son particularmente sensibles a las fuerzas mecánicas.

Nanopartículas producen fuerzas que las celulas detectan

La clave del nuevo proceso fue desarrollar discos minúsculos con una propiedad magnética inusual, que puede hacer que comiencen a aletear cuando se someten a cierto tipo de campo magnético variable. Aunque las partículas en sí tienen solo unos 100 nanómetros de diámetro, aproximadamente una centésima parte del tamaño de las neuronas que están tratando de estimular, se pueden producir e inyectar en grandes cantidades, de modo que colectivamente su efecto sea lo suficientemente fuerte como para activar la presión celular. receptores. “Creamos nanopartículas que en realidad producen fuerzas que las células pueden detectar y responder”.

Nanodiscos magnéticos

Las nanopartículas magnéticas convencionales habrían requerido la activación de campos magnéticos impracticablemente grandes, por lo que encontrar materiales que pudieran proporcionar suficiente fuerza con una activación magnética moderada fue «un problema muy difícil». La solución resultó ser un nuevo tipo de nanodiscos magnéticos.

Estos discos, que tienen cientos de nanómetros de diámetro, contienen una configuración de vórtice de espines atómicos cuando no se aplican campos magnéticos externos. Esto hace que las partículas se comporten como si no fueran magnéticas en absoluto, lo que las hace excepcionalmente estables en soluciones. 

Cuando estos discos están sujetos a un campo magnético variable muy débil de unos pocos militesla, con una frecuencia baja de solo varios hercios, cambian a un estado en el que los espines internos están todos alineados en el plano del disco. Esto permite que estos nanodiscos actúen como palancas, moviéndose hacia arriba y hacia abajo con la dirección del campo.

Esto abre todo un campo de posibilidades. … Esto significa que en cualquier parte del sistema nervioso donde las células sean sensibles a las fuerzas mecánicas, y eso es esencialmente cualquier órgano, ahora podemos modular la función de ese órgano. Eso acerca la ciencia un paso más, al objetivo de la medicina bioelectrónica que puede proporcionar estimulación a nivel de órganos individuales o partes del cuerpo, sin la necesidad de medicamentos o electrodos.

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