Experiencias de estimulación con luz de camino a la retina artificial

Resumen  de la ponencia Acts of light, Fabio Benfenati. Dr en neurobiologia de facultad de Genova dentro del marco del Festival della Scienza

De ma de Fabio Benfenati hemos conocido el poder estimulante de la luz a los seres vivos más primarios, donde esta onda ofrece  una respuesta directa activando el flagelo para acercar al microorganismo a la luz, alejarlo de la misma o produïr variaciones a su membrana. En organismos superiores este comportamiento se regula diferente dado que nuestros receptores sensibles a la luz se encuentran confinados en organos concretos y la información que recibimos de ellos es postprocesada por el encéfalo como intermediario y en el cual  se prepara una respuesta en consecuencia al estímulo teniendo también en cuenta otras variables.
En nuestro caso especialmente complejo dado que el cerebro humano contiene 100 millones de neuronas con una importante diferenciación morfológica y funcional.
Nuestras células fotoreceptoras  contienen Rhodopsina, proteina que con pequeñas variaciones tenemos en común con organismos inferiores tan alejados como arqueobacterias u otros organismos flagelados unicelulars. El ponente ha explicado diferentes experiencias y los diferentes adelantos sobre la estimulación del cerebro utilizando la luz.
El cerebro humano tiene alrededor de 100.109 neuronas con grupos  muy diferenciados en función de sus funciones y características. Cada neurona puede conectar con otras en un número que oscila de 1000 a 100000, las cuales mantienen entre ellas conexión electrica capaz de desencadenar un potencial de acción que libera los neurotransmisores en la sinapsis. Nuestras neuronas son muy polarizadas excitandose o inhibiendose (GABA) en función de los estimulos que recibe.
En comparación a organismos inferiores los vertebrados reducimos esta sensibilidad a celulas diferenciadas cómo sucede a retina, se a decir, en unicelulares la luz tiene un efecto directo muy concreto y directo, mientras que en organismos complejos varía dado que no es un estímulo tan directo sino un valor más a procesar por el cerebro y que puede influir al comportamiento sin ser determinante.
Los Archaeobacterios termófilos ofrecen a los lagos de Yellowstone unas coloraciones intensísimas en función de la temperatura. El origen de la coloración recae en su producción de archeorhodopsina (molécula de la familia de la Rhodopsina que tenemos en los conos y bastones de la retina.

No se una idea nueva, Delgado, demostró ya en los 60 que estimulando electricamente el hipotalamo podía detener la agresivitat de un toro incluso en embestida. Actualmente este tipo de estimulación directa el encéfalo se aplica en humanos bajo el nombre de DBS para tratar a enfermos de Parkinson . Probablemente en un futuro cercano la técnica podrá aplicarse también para mitigar el efectos de la depresión.
Experiencias de estimulación mediante luz de camino a la retina artificial
Volviendo a las experiencias con Rhodopsinas se podía observar in vitro como las neuronas respondian a una luz concreta activándose o inhibiéndose dependiendo de estimulos luminicos provenientes de una u otra luz.
En experimentos con ratones transgénicos codificadores de Rhodopsina podemos ver como con una fibra óptica implantada al encéfalo ofrecía una respuesta equivalente a los Hz de luz que se le apliquen, es decir , a un Hz obtenemos una respuesta neuronal de 1 Hz y si la luz es de 2 Hz la respuesta es 2 Hz.
Su aplicación práctica en humanos podría ser en personas afectades de Parkinson, los cuales están afectados de temblores como consecuencia de la carencia de dopamina. En ratones transgénicos se ha conseguido parar los temblores gracias a la estimulación con luz. Se esperan resultados similares en personas con  epilepsia o ansiedad.

Se ha hecho pruebas con halodopsina en conos degenerados parando el proceso y manteniendo una mínima funcionalidad. Esta reducida funcionalidad se espera que en parte pueda ser complementada mediante gafas LED .

Otras experiencias camino al ojo artificial consisten en a creación de retinas sintéticas con pigmentos fotosensibles. Esta nueva generación de pigmentos fotosensibles ha sido ya testadas en placas solares deformables y ofreciendo rendimientos muy superiores a las clásicas rígidas de silicio.
Conseguido el crecimiento de cultivos neuronales sobre polímero se ha obtenido resultados positivos con potenciales de acción como respuesta a la estimulación con luz verde. La finalidad de estas investigaciones es  la de posibilitar implantes subretinales en un futuro a afectados de retinitis pigmentosa, degeneración macular ,MD genetica o MD senil.

Publicado por toni valls en 02:29
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