Sonda de engenheiros pode ajudar a avançar no tratamento de doença lesão da medula espinhal. Sensor nanométrico registra neurônios da medula espinhal em ação. As tecnologias implantáveis melhoraram significativamente nossa capacidade de estudar e até modular a atividade dos neurônios no cérebro, mas os neurônios na medula espinhal são mais difíceis de estudar em ação. “Se entendêssemos exatamente como os neurônios na medula espinhal processam a sensação e controlam o movimento, poderíamos desenvolver melhores tratamentos para doenças e lesões na medula espinhal”, disse Yu Wu, cientista pesquisador que faz parte de uma equipe de neuroengenheiros da Universidade Rice trabalhando em uma solução para esse problema.
“Desenvolvemos um sensor minúsculo, o spinalNET, que registra a atividade elétrica dos neurônios espinhais à medida que o indivíduo realiza atividade normal sem qualquer restrição”, disse Wu, que é o principal autor de um estudo sobre o sensor publicado na Cell Reports. “Ser capaz de extrair esse conhecimento é um primeiro mas importante passo para desenvolver curas para milhões de pessoas que sofrem de doenças da medula espinhal.” De acordo com o estudo, o sensor foi usado para registrar a atividade neuronal na medula espinhal de camundongos em movimento livre por períodos prolongados e com grande resolução, mesmo rastreando o mesmo neurônio durante vários dias.
“Até agora, a medula espinhal era mais ou menos uma caixa preta”, disse Lan Luan, professor associado de engenharia elétrica e de computação e autor correspondente do estudo. “A questão é que a medula se move muito durante a atividade normal. Toda vez que você vira a cabeça ou se curva, os neurônios espinhais também estão se movendo.” Durante esses movimentos, sensores rígidos implantados na medula espinhal inevitavelmente perturbam ou mesmo danificam o tecido frágil. O SpinalNET, no entanto, é mais de cem vezes menor do que a largura de um cabelo, o que o torna extremamente macio e flexível – quase tão macio quanto o próprio tecido neural.
“Essa flexibilidade lhe dá a estabilidade e a biocompatibilidade de que precisamos para registrar com segurança os neurônios espinhais durante os movimentos da medula espinhal”, disse Chong Xie, professor associado de engenharia elétrica e de computação e bioengenharia e autor correspondente do estudo. “Com o spinalNET, conseguimos obter sinais de baixo ruído de centenas de neurônios.” A medula espinhal desempenha um papel crítico no controle do movimento e de outras funções vitais, e a capacidade de registrar neurônios espinhais com resolução espacial e temporal de granulação fina durante o movimento desenfreado oferece uma janela para os mecanismos que tornam isso possível.
Usando spinalNET, os pesquisadores foram capazes de determinar que os neurônios espinhais no gerador de padrão central – o circuito neuronal que pode produzir padrões motores rítmicos, como andar na ausência de informações específicas de tempo – parecem estar envolvidos com muito mais do que movimento rítmico. “Alguns deles estão fortemente correlacionados com o movimento das pernas, mas, surpreendentemente, muitos neurônios não têm correlação óbvia com o movimento”. “Isso indica que o circuito espinhal que controla o movimento rítmico é mais complicado do que pensávamos.
“Os pesquisadores disseram que esperam ajudar a desvendar parte dessa complexidade em pesquisas futuras, abordando questões como a diferença entre como os neurônios espinhais processam o movimento reflexo – ficando assustados, por exemplo – versus a ação volitiva. “Além do conhecimento científico, acreditamos que, à medida que a tecnologia evolui, ela tem grande potencial como dispositivo médico para pessoas com distúrbios neurológicos e lesões na medula espinhal”, disse Luan.