Estimulación cerebral profunda en el infrarrojo cercano a través de la optogenética mediada por nanopartículas de...

Área de la Ciencia:

• La neurociencia
• Biotecnología
• Ciencias de los materiales

Sus antecedentes:

• La optogenética ofrece una poderosa investigación de circuitos neuronales, pero está limitada por la escasa penetración del tejido de la luz visible.
• La estimulación cerebral profunda requiere métodos invasivos, lo que dificulta las aplicaciones terapéuticas para trastornos neurológicos.

Objetivo del estudio:

• Desarrollar un nuevo enfoque optogenético que utilice nanopartículas de conversión ascendente (UCNPs) para la estimulación cerebral profunda con luz de infrarrojo cercano (NIR).
• Demostrar la eficacia de la optogenética mediada por UCNP para manipular la actividad neuronal en regiones específicas del cerebro.

Principales métodos:

• Se sintetizaron UCNP adaptados molecularmente para absorber la luz NIR y emitir luz visible.
• La luz NIR transcraneal se utilizó para activar las UCNP, estimulando las neuronas cerebrales profundas marcadas genéticamente.
• Se dirigieron a circuitos neuronales específicos, incluido el área tegmental ventral, el tabique medial y el hipocampo.

Principales resultados:

• La optogenética mediada por UCNP provocó con éxito la liberación de dopamina en el área tegmental ventral.
• Las oscilaciones cerebrales fueron inducidas por la activación de neuronas inhibitorias en el tabique medial.
• Las convulsiones se silenciaron mediante la inhibición de las células excitatorias del hipocampo.
• El recuerdo se desencadenó a través de la activación neuronal dirigida.

Conclusiones:

• Las nanopartículas de conversión ascendente proporcionan un método viable para la manipulación optogenética transcraneal de los circuitos cerebrales profundos.
• Esta tecnología UCNP facilita el control neuronal óptico menos invasivo, allanando el camino para posibles terapias remotas para afecciones neurológicas.