Experiències d’estimulació mitjançant llum de camí a la retina artificial

  1. Resum ponencia Acts of light, Fabio Benfenati dr neurobiologia de facultat de Genova.Dins el marc del Festival della Scienza
     De ma de Fabio Benfenati hem conegut el poder estimulant de la llum als èssers vius més primaris, on aquesta ona dóna una resposta directa activant el flagel per acostar al microorganisme a la llum, allunyar-lo o produïr variacions a la seva membrana.
A organismes superiors aquest comportament es regula diferent donat que els nostres receptors sensibles a la llum es troben confinats a organs concrets i l’informació que rebem d’ells es postprocessada per l’encèfal com intermediari i on es prepara una resposta en conseqüència tenint també en compte altres variables. En el nostre cas especialment complexe donat que el cervell humà conté 100 milions de neurones amb una important diferenciació morfològica i funcional.
Les nostres cèl·lules fotoreceptores que contenen Rhodopsina, proteina que amb petites variacions tenim en comú amb organismes inferiors tan allunyats com arqueobacteris o altres organismes flagelats unicelulars.
El ponent ha explicat diferents experiències i els diferents avenços sobre la estimulació del cervell utilitzant la llum.
El cervell humà te al voltant de 100.109 neurones amb grups molt ben diferenciats en funció de les seves funcions i característiques. Cada neurona pot conectar amb altres en un número que oscil·la de 1000 a 100000, les quals mantenen entre elles conexio electrica capaç de desencadenar un potencial d’acció que llibera els neurotransmisors a la sinapsis.Les nostres neurones son molt polarizades, la neurona s’excita o inhibeix (GABA) en funcio dels estimuls que rep d’altres, algunes tant llarges com un metre per portar l’estímul nerviós a les extremitats.
En comparació a organismes inferiors els vertebrats reduïm aquesta sensibilitat a celules diferenciades com succeeix a retina, es a dir, en unicelulars la llum té un efecte directe molt concret i directe, mentre que en organismes complexes varía donat que no es un estímul tan directe, sino un valor més a procesar pel cervell i que pot influir al comportament sense ser determinant.
Els Archaeobacteris termofils ofereixen als llacs de Yellowstone unes coloracions intensíssimes, coloracion que varíen en funció de la temperatura. L’origen de la coloració recau en la seva producció d’archeorhodopsina (molècula de la familia de la Rhodopsina que tenim als cons i bastons de la retina.
El primer cas mostrat era un experiment en Clamydomonas reinhardtii , productores de cianerhodopsina i sotmeses a una manipulació optogenetica (introduïnt aquesta proteïna a les nostres celules on era inactiva), no funcionava en mamif tot i tractar-se d’un sistema especific capaç dexcitar o inhibir neurones, els resultats variaven quan ho feiem en un grup de neurones en comptes de fer-ho individualment.
  1.  No es una idea nova, Delgado, va demostrar ja als anys 60 que estimulant electricament l’hipotalam podía detindre l’agresivitat d’un brau fins i tot en plena embestida. Actualment aquest tipus d’estimulació directa l’encèfal s’aplica en humans sota el nom d’DBS per tractar a malalts de parkinston . Probablement en un futur proper la tècnica podrà aplicar-se també per a mitigar el efectes de la depresió.
    Retornant a les experiències amb Rhodopsines es podía observar in vitro com les neurones responíen a una llum concreta activant-se o inhibint-se depenent d’estimuls luminics provinents d’una o altre llum.
     Altres experiències han estat fetes amb Caenorhabdis elegans, o cuc daigua. El qual cambia de direccio en funcio de la llum activant directament les neurones motores, en aquest cas amb la llum groga s’activaba la Rhodopsina que actuava com inhibidora muscular aturant el moviment del cuc .  L’experiment va donar resultats similars també en mosques.
    En vertebrats es coneix un cas molt clar de resposta en funció de la llum, és el del Peix zebra, ja que quan apliquem llum a l’embrió s’excita com si anés a la fuga.
    En experiments amb ratolins transgènics codificadors de Rhodopsina podem veure com amb una fibra òptica implantada a l’encèfal ofería una  resposta equivalent als Hz de llum que se li apliquin, es a dir , a un Hz obtenim una resposta neuronal d’1 Hz i  si la llum és de 2 Hz la resposta és 2 Hz.
    La seva aplicació pràctica en humans podría ser en persones fectades de Parkinson,els quals estan afectats de tremolors com a conseqüència de la manca de dopamina. En ratolins transgènics s’ha aconseguit aturar els tremolors gràcies a l’estimulació amb llum. S’esperen resultats similars aen el cas de l’apilepsia.
    Aquesta línia DBS amb llum també es presenta com a terapia per a  reduïr l’ansietat i la por a persones amb crisis postraumàtiques mitjançant l’estimulació a capes més profondes de l’encèfal, en aquest cas l’amigdala.
S’ha fet proves amb halodopsina en cons degenerats aturant el procés i mantenint una mínima funcionalitat. Aquesta reduïda funcionalitat s’espera que en part pugui ser complementada mitjançant olleres LED .
Altres experiències camí a l’ull artificial consisteixen en a creació de retines sintètiques amb pigments fotosensibles. Aquesta nova generació de pigments fotosensibles  ha estat ja testades en plaques solars deformables i oferint rendiments molt superiors a les clàssiques rígides de silici.
Aconseguit el creixement de cultius neuronals sobre polímer s’ha obtingut resultats positius amb potencials d’acció com a resposta a  l’estimulació amb llum verda. La finalitat d’aquestes investigacions es la de possibilitar implants subretinals en un futur a afectats de retinitis pigmentosa, degeneracio macular ,MD genetica o MD senil.
Anuncios
Esta entrada fue publicada en Recursos interesantes y etiquetada . Guarda el enlace permanente.

Responder

Introduce tus datos o haz clic en un icono para iniciar sesión:

Logo de WordPress.com

Estás comentando usando tu cuenta de WordPress.com. Cerrar sesión / Cambiar )

Imagen de Twitter

Estás comentando usando tu cuenta de Twitter. Cerrar sesión / Cambiar )

Foto de Facebook

Estás comentando usando tu cuenta de Facebook. Cerrar sesión / Cambiar )

Google+ photo

Estás comentando usando tu cuenta de Google+. Cerrar sesión / Cambiar )

Conectando a %s