Esto permite a los científicos reproducir con más precisión la orden de contracción muscular, lo que lo convierte en una valiosa herramienta de investigación. También creen que ésta técnica podría algún día tener aplicaciones prácticas desde la recuperación de movimiento en miembros por daño espinal o cerebral, hasta combatir la espasticidad de una parálisis cerebral.
El estudio se publicó el 26 de Septiembre de 2010 en Nature Medicine. Se empleó una tecnología llamada “Optogenetics”, la cual se basa en insertar un gen de algas (Chlamydomonas reinhardtii y Volvox carteri) en el genoma de los animales de laboratorio. Éste gen codifica para una proteína que es fotosensible y se sitúa en la superficie de la membrana de las neuronas; así al iluminarlas con una determinada longitud de onda, se excitan y provocan la contracción de los músculos inervados.
Es la primera vez que se utiliza la tecnología “Optogenetics” (inventada en la Universidad de Stanford para otro estudio) en el sistema nervioso periférico de mamíferos.
Las neuronas motoras parten de la médula agrupadas formando nervios hasta alcanzar los músculos (cada neurona inerva un conjunto de células musculares formando una unidad motora).
Las unidades motoras pueden ser de distinto tamaño, las pequeñas, que tan sólo inervan varias fibras (células) musculares, o las grandes, que inervan cientos de ellas. Las pequeñas son las que se contraen antes y sus músculos son los que realizan actividades de precisión, como coser, dibujar y tardan más en agotar las reservas de glucógeno. Las grandes, son las que mueven los músculos más potentes, los que consumen rápidamente dichas reservas.
Las tentativas anteriores de restaurar la función motora perdida usando secuencias programadas de impulsos eléctricos que se introducen a través de un cinturón colocado alrededor de un nervio, han permitido a las personas que padecen parálisis, caminar algunos minutos. Desafortunadamente, las fibras de los nervios grandes tienen más respuesta que las pequeñas al estímulo eléctrico, así los músculos se contraen de forma incorrecta, primero los músculos potentes y luego los de precisión, por eso se produce tal fatiga después del movimiento.
Para el estudio publicado en la revista, el autor principal, Michael Llewellyn, PhD del laboratorio de Delp, formó un cinturón óptico de diodos alineados que podían colocarse alrededor de los nervios ciáticos de los ratones cuyas neuronas exponían en su membrana los fotorreceptores. Los LED emitían breves impulsos de luz azul a una intensidad suficientemente alta como para penetrar profundamente en el nervio, asegurando que todas las fibras que lo formaban, eran perfectamente estimuladas. De este modo se observó que el orden de contracción fue el adecuado, tal y como se produce en condiciones normales.
Usando varias medidas, los investigadores comprobaron que la estimulación óptica conservaba un tercio de la fuerza inicial tras 20 minutos de estimulación y que la estimulación eléctrica dejaba los músculos exhaustos a los 4 minutos. Esto es debido a que las fibras que inervan los músculos de precisión, se estimulan más fácilmente con luz que con la estimulación eléctrica directa.
El objetivo es introducir en humanos los genes para obtener membranas neuronales fotosensibles e implantar cinturones fotosensibles por microcirugía en los nervios dañados, de este modo permitir mediante impulsos de luz controlados por ordenador, que los pacientes puedan recuperar la funcionalidad perdida.
Referencia Bibliografica:
http://bioengineering.stanford.edu/
http://www.stanford.edu/group/dlab/optogenetics/
http://www.nature.com/nm/journal/vaop/ncurrent/pdf/nm.2228.pdf
-Zhang F, Gradinaru V, Adamantidis AR, Durand R, Airan RD, de Lecea L, Deisseroth K. Optogenetic interrogation of neural circuits: technology for probing mammalian brain structures. Nat Protoc. 2010;5(3):439-56. Epub 2010 Feb 18
-Michael E Llewellyn, Kimberly R Thompson, Karl Deisseroth & Scott LJournal name:. Orderly recruitment of motor units under optical control in vivo. Nature MedicineVolume: 16 ,Pages: 1161–1165Year published: (2010)
NOMBRE:Alexander Sayago Maldonado C.I:16232455
EES seccion:1
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