Así podremos investigar los secretos del cerebro de forma no invasiva.

cerebro

El cerebro es un órgano solitario. Las neuronas de las células que componen el cerebro , los nervios y la médula espinal se comunican entre sí mediante impulsos eléctricos.

Pero sus interacciones son complicadas y difíciles de entender. El simple hecho de acceder al cerebro en sí es difícil ya que la inserción de dispositivos a través del cráneo en el cerebrorequiere cirugía.

Pero el trabajo en el Technion por los Profesores Eitan Kimmel y Shy Shoham, y el estudiante de Ph.D. Misha Plaksin, puede avanzar en nuestra capacidad para descubrir los secretos del cerebro de forma no invasiva.

Para esto utilizan el sonido , y quizás crear nuevos tratamientos para las enfermedades. Los hallazgos fueron publicados en Physical Review X.

Los científicos saben desde hace tiempo que las ondas ultrasónicas pueden afectar a las células de muchas maneras. Por ejemplo, los médicos utilizan el ultrasonido para estimular los vasos sanguíneos y los huesos.

Cuando se aplica a las neuronas , las ondas ultrasónicas pueden cambiar la forma en que las neuronas generan y transmiten señales eléctricas.

El ultrasonido es conocido por hacer todo tipo de cosas en las células”, dice el Prof. Kimmel, “pero: cómo funciona en muchos casos no está claro, sobre todo cuando se trata de la estimulación de los nervios.”

Un nuevo modelo puede ayudar a aclarar gran parte de este comportamiento. Esta nueva forma de entender la interacción de las ondas sonoras y las células se basa en la membrana celular.

Esta estructura microscópica es la piel que rodea una célula, manteniendo los orgánulos, como el núcleo y el ADN que contiene, y al resto del mundo fuera.

Las moléculas que forman la membrana se disponen de tal manera que hay dos capas, con un espacio entre ellos.

Según el modelo de Kimmel , cuando las ondas ultrasónicas se encuentran con una célula, las dos capas de la membrana celular comienzan a vibrar
9muy similar a cómo las cuerdas vocales vibran en una persona cuando el aire pasa a través de la laringe).

Las membranas celulares también actúan como condensadores, encargados de almacenamiento de carga eléctrica. Como las capas vibran, la carga eléctrica de la membrana también se mueve, la creación de una corriente alterna conduce a una acumulación de carga.

Cuanto más tiempo continúan las vibraciones, más carga se acumula en la membrana. Eventualmente , suficiente carga se acumula que se crea un potencial de acción .

El equipo de Technion fue capaz de utilizar el modelo para predecir resultados experimentales que luego fueron verificados mediante experimentos de estimulación cerebral realizados en ratones por un equipo de la Universidad de Stanford.

Según el profesor Shoham, esta es “la primera teoría predictiva de estimulación por ultrasonidos. “Todos estos resultados significan que los científicos podrían estar a punto de que por fin comprender cómo el ultrasonido afecta a las células nerviosas.

Esta nueva comprensión podría llevar a importantes nuevos avances médicos.

Por ejemplo, los científicos podrían utilizar ondas ultrasónicas para sondear la estructura interna del cerebro. Esta es una técnica no invasiva que sería más segura que la implantación de electrodos y complementar la información producida por la resonancia magnética.

Los médicos también podrían usar ultrasonido para tratar las convulsiones epilépticas.

Shoham ha comenzado a estudiar las formas en que las ondas ultrasónicas podrían estimular las células de la retina, posiblemente para la creación de imágenes y permitir ver a la gente aun sin luz.

“Hay un gran potencial para aplicaciones adicionales”, dice Kimmel .

Los hallazgos del equipo del Technion también ilustran lo importante que es conseguir una comprensión teórica de las cosas en la naturaleza. Después de todo, dice Shoham, ” hay tantas cosas que puedes hacer con los efectos de cosas que no entiendemos.”

 
 

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