El cerebro humano está formado por aproximadamente miles de millones de células pequeñas que utilizan impulsos eléctricos y señales químicas para comunicarse entre sí y con otras partes del cuerpo humano. Estos se conocen como neuronas. Cuando las neuronas dejan de funcionar correctamente, pueden causar una variedad de trastornos cerebrales, como la enfermedad de Alzheimer, la epilepsia e incluso la depresión.
Los investigadores desarrollaron varios métodos de tratamiento y técnicas de estimulación cerebral que les permiten controlar la actividad neuronal para comprender y regular mejor este tipo de problemas de salud. En los métodos y técnicas de tratamiento convencionales de estimulación cerebral profunda, los neuroestimuladores eléctricos, también conocidos como "marcapasos cerebrales", se implantan quirúrgicamente en el cerebro.
Los investigadores también desarrollaron enfoques de tratamiento no invasivo para estimular las células que se encuentran en las profundidades del cerebro. Mientras que varios investigadores utilizan pulsos magnéticos u ondas de sonido para estimular las neuronas, los investigadores en optogenética utilizan la terapia de luz. Shuo Chen, Ph.D., ganador del Premio de Ciencias y PINS para Neuromodulación, fue reconocido por su trabajo en esta área.
"Dr. Chen demostró que la luz del infrarrojo cercano, cuando se utiliza con ciertas nanopartículas, permite la estimulación de las neuronas profundas dentro del cerebro ", afirmó el Dr. Karl Deisseroth, profesor de bioingeniería, psiquiatría y ciencias del comportamiento en la Universidad de Stanford. "Se necesitan más estudios de investigación para hacer de este un proceso útil", dijo, "pero el Dr. Chen dio un paso clave".
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El Dr. Karl Deisseroth, uno de los principales pioneros de la optogenética, desarrolló un método o técnica de tratamiento en el que las células cerebrales o las neuronas están genéticamente modificadas para responder a la terapia de luz. A través de este método o técnica de estimulación cerebral, los investigadores transmiten fragmentos de códigos genéticos de algas y otros microbios a las células cerebrales de ratones y otros animales. Ese código genético finalmente hace que las neuronas produzcan proteínas sensibles a la luz conocidas como opsinas.
Cuando las neuronas productoras de opsina están expuestas a longitudes de onda específicas de luz de espectro visible, esas células cerebrales se encienden o apagan. Al activar o suprimir las neuronas, los investigadores pueden aprender más sobre el papel fundamental de las neuronas en la función cerebral y los trastornos cerebrales. El Dr. Karl Deisseroth también ha demostrado los efectos del desarrollo de neuronas sensibles a la luz.
"Al desarrollar células cerebrales sensibles a la luz, se puede determinar el papel causal de la actividad celular en el tejido, así como el comportamiento de interés de cualquier especie, desde la memoria hasta el estado de ánimo", afirmó el Dr. Deisseroth. "Además, la optogenética brinda una capacidad inigualable para hablar el lenguaje natural del cerebro, en términos de especificidad y velocidad del tipo celular", agregó.
Sin embargo, las neuronas productoras de Opsina responden a la luz de espectro visible que no puede penetrar el tejido cerebral. La estimulación optogenética requirió la inserción de fuentes de luz de fibra óptica dentro del cerebro para estimular las neuronas. El Dr. Deisseroth y su colega Polina Anikeeva, Ph.D., desarrollaron la utilización de la luz infrarroja cercana (NIR), un tipo de terapia de luz no invasiva.
La luz NIR finalmente puede penetrar a través del cráneo y dentro del tejido cerebral sin la necesidad de insertar fuentes de luz internas dentro del cerebro. Sin embargo, la luz NIR tampoco desencadena una respuesta de las neuronas productoras de opsina. Para promover las capacidades de penetración de tejido de la terapia de luz NIR, el Dr. Karl Deisseroth y el Dr. Anikeeva desarrollaron un enfoque de tratamiento, conocido como conversión ascendente NIR, que recubre las neuronas productoras de opsina en nanopartículas para convertir la luz NIR en luz de espectro visible.
El Dr. Shuo Chen utilizó este método y técnica de tratamiento demostrando por primera vez que la optogenética de conversión ascendente NIR puede utilizarse en última instancia para controlar las neuronas profundas en el cerebro de los ratones. Los estudios de investigación del Dr. Chen utilizaron este método y técnica para estimular la liberación de dopamina en una región del cerebro que se cree que juega un papel en la depresión.
"Superar el desafío de la profundidad de penetración óptica será la clave fundamental para realizar la optogenética remota no invasiva con alto potencial de traducción clínica", escribió el Dr. Chen en su galardonado ensayo sobre el tema. "Nuestro estudio de investigación utilizó un enfoque asistido por nanomateriales que desplaza las herramientas optogenéticas existentes hacia la región del infrarrojo cercano".
Si bien los investigadores continúan investigando la optogenética en ratones y otros animales, no se ha utilizado como tratamiento para los trastornos cerebrales en humanos. Además, se requieren más estudios de investigación para desarrollar y evaluar métodos no invasivos de fototerapia, así como métodos y técnicas no invasivos para transmitir código genético a las neuronas o células cerebrales.
"Es demasiado pronto para predecir qué enfoque de tratamiento surgirá a la vanguardia de la tecnología de estimulación cerebral no invasiva de próxima generación", dijo el Dr. Chen en un comunicado de prensa emitido por la Asociación Estadounidense para el Avance de la Ciencia. "Sin embargo, creemos que una variedad de logros fundamentales, como la optogenética de conversión ascendente NIR, están desbloqueando rápidamente las vías de desarrollo y allanando el camino hacia un futuro terapéutico brillante para las enfermedades cerebrales", continuó.
Mientras tanto, también se están desarrollando, evaluando y utilizando en humanos otros métodos y técnicas de estimulación cerebral no invasiva. La estimulación magnética transcraneal (TMS) es un enfoque de tratamiento no invasivo que utiliza campos magnéticos para estimular las células nerviosas del cerebro. La Administración de Alimentos y Medicamentos (FDA) ya ha permitido la comercialización de TMS como un enfoque de tratamiento para la depresión mayor, así como para el trastorno obsesivo compulsivo y las migrañas.
"También hay varios métodos y técnicas no invasivos que no requieren la utilización de terapias génicas, como la estimulación magnética y eléctrica transcraneal, que se utilizan comúnmente con sujetos humanos de forma experimental y regular", afirmó Ed Boyden, Ph. .D., Profesor de neurotecnología en el Instituto de Tecnología de Massachusetts (MIT).
Los miembros del grupo de estudio de investigación de Boyden también han realizado estudios de investigación sobre estimulación eléctrica transcraneal (TES), un enfoque de tratamiento no invasivo para la estimulación cerebral en el que se colocan electrodos en el cuero cabelludo. Los investigadores esperan que este método y técnica les permita llegar a las neuronas o células profundas del tejido cerebral con mayor precisión que el TMS.
Aunque los estudios de investigación han demostrado que la terapia de luz puede estimular las células cerebrales o las neuronas de ratones y otros animales, se requieren más estudios de investigación para determinar cómo los métodos y técnicas de tratamiento de terapia de luz pueden estimular el cerebro humano. Según estos mismos estudios de investigación, la terapia de luz puede alterar las neuronas o las células cerebrales, lo que en última instancia puede causar la enfermedad de Alzheimer, la epilepsia y otras enfermedades cerebrales. - Dr. Alex Jimenez DC, CCST Insight
El cerebro humano consta de miles de millones de pequeñas células o neuronas que se comunican entre sí y con otras partes del cuerpo humano. Cuando las neuronas dejan de funcionar correctamente, puede causar una variedad de trastornos cerebrales. Los investigadores han desarrollado una variedad de enfoques de tratamiento de terapia de luz para finalmente ayudar a estimular el cerebro. El alcance de nuestra información se limita a cuestiones de salud quiropráctica, musculoesquelética y nerviosa, así como a artículos, temas y debates sobre medicina funcional. Para seguir discutiendo el tema anterior, no dude en preguntarle al Dr. Alex Jiménez o contáctenos en 915-850-0900 .
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