Tecnologia óptica ultrafina revoluciona estudo do cérebro

Pesquisadores das universidades de Columbia e Nova York desenvolveram um novo dispositivo óptico subdural capaz de monitorar e estimular o cérebro de mamíferos com maior precisão, apontando para avanços importantes nas pesquisas sobre o sistema nervoso.

A tecnologia utiliza uma sonda óptica baseada em semicondutores de óxido metálico complementar (CMOS), descritos como finos, flexíveis e sem lentes, permitindo acesso a áreas profundas do cérebro de forma menos invasiva.

Técnicas ópticas e sua precisão

As tecnologias ópticas e optogenéticas estão ganhando destaque na pesquisa em mamíferos, permitindo que os neurocientistas atinjam populações específicas de neurônios com alta precisão.

Ao contrário das técnicas tradicionais baseadas em eletrodos, que monitoram ou estimulam a atividade elétrica no cérebro, os métodos ópticos oferecem vantagens significativas, como a capacidade de alcançar distâncias maiores e cobrir áreas corticais mais amplas. No entanto, a utilização destas técnicas geralmente requer equipamentos volumosos, como microscópios de mesa, dificultando a sua aplicação.

Dispositivo subdural ultrafino

• O novo dispositivo desenvolvido por equipes das universidades citadas é uma solução inovadora para superar essas limitações.
• Ao contrário dos microscópios tradicionais, que são volumosos e pouco práticos para experimentos e intervenções em humanos, o novo dispositivo utiliza uma sonda óptica ultrafina e flexível.
• Com espessura total inferior a 200 µm, essa sonda é fina o suficiente para ser inserida no espaço subdural dos primatas, localizado entre as camadas de tecido que circundam o cérebro, conhecidas como dura-máter e aracnóide.
• De acordo com o estudo publicado em Eletrônica da Naturezaa sonda SCOPe inclui um microscópio miniaturizado e um estimulador óptico.
• O design flexível e sem lente foi possível graças ao uso de um circuito integrado CMOS específico, capaz de realizar imagens de fluorescência e estimulação optogenética. Isto abre a porta para novas formas de monitorar e controlar a atividade cerebral.

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Testes em modelos animais

Os testes iniciais com ratos demonstraram resultados promissores, tanto na captação de imagens quanto na estimulação óptica do cérebro dos animais. O dispositivo foi então testado em primatas não humanos, onde foi utilizado para estudar a atividade neuronal no córtex motor.

Os pesquisadores conseguiram correlacionar os movimentos dos animais com a atividade cerebral, mostrando o potencial da tecnologia para decodificar informações como a velocidade de movimento.

Perspectivas futuras

O sucesso dos testes preliminares aponta para um futuro promissor na utilização desta tecnologia em estudos mais amplos. O dispositivo poderá permitir que outros neurocientistas manipulem e monitorem com precisão a atividade de neurônios específicos de uma forma menos invasiva, contribuindo para novos avanços na compreensão do cérebro e na criação de novas terapias para doenças neurológicas.