Manipulación neuronal selectiva mediante ultrasonidos

La neuromodulación consiste en estimular el sistema nervioso con el objeto de tratar trastornos neurológicos y mejorar la calidad de vida de los pacientes. En las últimas décadas, múltiples técnicas, como la estimulación cerebral profunda, la optogenética o la estimulación transcraneal por pulsos, han sido desarrolladas con este fin. Sin embargo, algunas resultan invasivas, mientras que otras son poco específicas y no pueden aplicarse en circuitos neuronales concretos.

Ahora, Bin He, de la Universidad Carnegie Mellon en Pittsburgh, Estados Unidos, y sus colaboradores demuestran que la ecografía transcraneal focalizada (tFUS, por sus siglas en inglés) es capaz de modular subpoblaciones de neuronas, de forma precisa, según las características de las células. Esta tecnología incipiente, pero prometedora, produce energía acústica de baja intensidad, o ultrasonidos, altamente enfocada, que se aplica en el cerebro a través del cráneo. La revista Nature Communications publica la investigación.

Los experimentos, realizados en ratas y ratones anestesiados, evidenciaron que, de acuerdo con su genotipo y potencial de acción, los diferentes tipos neuronales respondían de un modo u otro a los ultrasonidos. Así, las neuronas excitatorias, es decir las implicadas en la transmisión de los impulsos eléctricos, se activaban en respuesta a ultrasonidos de alta frecuencia, mientras que las neuronas inhibidoras no.

Los autores señalan a los canales iónicos, y su interacción con la fuerza de radiación acústica, como responsables de estas diferencias. Estos complejos proteicos, localizados en las membranas celulares, permiten el paso de iones. El gradiente iónico, es decir la diferencia entre la concentración de iones dentro y fuera de la célula, genera el potencial de acción necesario para la liberación de los neurotransmisores y la trasmisión de la información entre las neuronas. La distribución y cantidad de los diferentes tipos de canales iónicos varían en cada población neuronal, hecho que permitiría la modulación selectiva mediante los ultrasonidos.

Dadas las múltiples aplicaciones de la ecografía transcraneal focalizada, desde enfermedades neurodegenerativas como el párkinson, hasta trastornos depresivos, adicciones o dolor, He y su equipo consideran de vital importancia entender el mecanismo responsable de los efectos de la técnica. En un futuro, planean proseguir con el desarrollo de la tecnología, con el objeto de aumentar su resolución espacial y focalidad y tratar con precisión áreas cerebrales pequeñas.

Marta Pulido Salgado

Referencia: «Intrinsic functional neuron-type selectivity oftranscranial focused ultrasound neuromodulation», de K. Yu et al., en Nature Communications. 12: 2519, publicado el 4 de mayo de 2021.

Fuente: Investigación y ciencia es

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