O cérebro dos mamíferos é o órgão mais complexo do corpo, capaz de processar milhares de estímulos simultaneamente para analisar padrões, prever mudanças e gerar ações altamente medidas. Como o cérebro faz tudo isso – em frações de segundo – ainda é amplamente desconhecido.

Os implantes que podem sondar o cérebro no nível individual dos neurônios não estão amplamente disponíveis para os pesquisadores. Estudar a atividade dos neurônios enquanto o corpo está em movimento no cotidiano é ainda mais difícil, porque os dispositivos de monitoramento geralmente envolvem fios que conectam um participante do estudo a uma estação de controle.

Pesquisadores da Universidade do Arizona, George Washington University e Northwestern University criaram uma ultra-pequeno, sem fio, sem bateria dispositivo que usa a luz para gravar neurônios individuais para que os neurocientistas pode ver como o cérebro está funcionando. A tecnologia é detalhada em um estudo da Proceedings da Academia Nacional de Ciências .

“Como engenheiros biomédicos, estamos trabalhando com colaboradores em neurociência para melhorar as ferramentas para entender melhor o cérebro, especificamente como esses neurônios individuais – os blocos de construção do cérebro – interagem entre si enquanto nos movemos pelo mundo à nossa volta”, disse o líder autor do estudo Alex Burton, estudante de doutorado em engenharia biomédica da Universidade do Arizona e membro do Laboratório Gutruf.

Lançar luz sobre o funcionamento interno do cérebro
O registro da atividade de neurônios individuais é possível com esse pequeno dispositivo sem fio e sem bateria. Crédito: University of Arizona Gutruf Lab

O processo primeiro envolve a coloração de neurônios selecionados com um corante que muda de brilho dependendo da atividade. Então, o dispositivo lança uma luz sobre o corante, tornando visíveis os processos bioquímicos dos neurônios . O dispositivo captura as alterações usando uma sonda apenas um pouco mais larga que um fio de cabelo humano, depois processa uma leitura direta da atividade do neurônio e transmite a informação sem fio para os pesquisadores.

“O dispositivo é menor que um único M&M e apenas um vigésimo do peso”, disse Burton.

O dispositivo pode ser pequeno e até flexível como uma folha de papel, porque não precisa de bateria. Ele coleta energia de campos magnéticos externos oscilantes reunidos por uma antena em miniatura no dispositivo. Isso permite que os pesquisadores estudem a atividade cerebral sem o uso de equipamento restritivo e oferece aos neurocientistas uma plataforma para obter informações sobre os mecanismos subjacentes do cérebro .

“Ao criar o dispositivo, usamos materiais e métodos prontamente disponíveis e baratos o suficiente para permitir a adaptação em larga escala da ferramenta pela comunidade científica “, disse o autor sênior do estudo Philipp Gutruf, que lidera o Gutruf Lab e é professor assistente. de engenharia biomédica e membro do Instituto BIO5 da universidade. “Esperamos que a tecnologia possa fazer a diferença no combate a doenças neurodegenerativas, como Alzheimer e Parkinson, e lançar luz sobre os mecanismos biológicos, como dor, dependência e depressão”.