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Novo sensor de ressonância magnética pode gerar imagens em nossos cérebros

Novo sensor de ressonância magnética pode gerar imagens em nossos cérebros

Os pesquisadores do MIT desenvolveram uma maneira de olhar mais profundamente no cérebro do que nunca. O cálcio é uma molécula sinalizadora essencial para a maioria das células. Ele desempenha um papel ainda maior nos neurônios.

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Há muito que os cientistas conseguem obter imagens do cálcio nas ondas cerebrais para desenvolver uma imagem de como se comunicam entre si. No entanto, a tecnologia atual permite apenas a penetração da imagem de alguns milímetros.

A ressonância magnética ajuda a obter uma imagem mais profunda

A equipe de pesquisa do MIT desenvolveu um método baseado em imagens de ressonância magnética (MRI) e fornece uma visão muito mais profunda.

“Este artigo descreve a primeira detecção baseada em ressonância magnética de sinalização de cálcio intracelular, que é diretamente análoga a abordagens ópticas poderosas amplamente utilizadas na neurociência, mas agora permite que tais medições sejam realizadas in vivo em tecidos profundos”, diz Alan Jasanoff, professor de MIT de engenharia biológica, cérebro e ciências cognitivas e ciência e engenharia nuclear, e membro associado do MIT McGovern Institute for Brain Research.

Enquanto em repouso, os neurônios cerebrais têm níveis muito baixos de cálcio. Mas quando os neurônios disparam um impulso elétrico, o cálcio inunda o neurônio.

Novo método vai mais longe

Os cientistas usaram esse fenômeno para ter uma ideia de como o cérebro funciona, rotulando o cálcio com moléculas fluorescentes. Isso é feito em células cerebrais em uma placa de laboratório ou no cérebro de animais vivos.

No entanto, esse tipo de imagem de microscopia só pode penetrar alguns décimos de milímetro no tecido, o que limita o estudo apenas à superfície do cérebro.

“Há coisas incríveis sendo feitas com essas ferramentas, mas queríamos algo que permitisse a nós e aos outros olhar mais profundamente a sinalização em nível de celular”, diz Jasanoff.

Para realizar seu sonho, os pesquisadores começaram a examinar a ressonância magnética. A ressonância magnética funciona detectando interações magnéticas entre um agente de contraste injetado e moléculas de água dentro das células. É uma ferramenta comum para imagens não invasivas em várias partes do corpo.

Embora outras pesquisas tenham sido feitas com sensores de cálcio baseados em ressonância magnética, no entanto, eles foram impedidos pela falta de desenvolvimento de um agente de contraste que pode entrar nas células cerebrais. A equipe de Jasanoff criou um agente de contraste que usa blocos de construção que podem passar pela membrana celular.

Teste bem-sucedido em ratos

O agente contém manganês ligado a um composto que pode penetrar nas membranas celulares. Ele também contém um braço de ligação de cálcio chamado quelante. Uma vez que o agente está dentro da célula, se os níveis de cálcio estiverem baixos, o quelante se liga fracamente ao átomo de manganês, protegendo o metal da detecção de ressonância magnética.

Quando a célula é inundada com cálcio, o quelante se liga ao cálcio e libera o manganês, o agente de contraste então aparece mais brilhante na imagem de ressonância magnética.

“Quando os neurônios, ou outras células cerebrais chamadas glia, são estimulados, muitas vezes experimentam aumentos de mais de dez vezes na concentração de cálcio. Nosso sensor pode detectar essas mudanças ”, diz Jasanoff.

Para testar o agente, os pesquisadores o injetaram no cérebro de ratos em uma área profunda do cérebro conhecida como striatum. O striatum é a parte do cérebro envolvida no planejamento do movimento e no aprendizado de novos comportamentos.

Os íons de potássio foram então usados ​​para estimular a atividade elétrica nos neurônios do corpo estriado, e o pesquisador foi capaz de medir a resposta do cálcio nessas células.

A pesquisa continuará a ser desenvolvida e pode trazer a chance de entender precisamente o momento da atividade dos neurônios nas profundezas do cérebro.

“Isso pode ser útil para descobrir como diferentes estruturas do cérebro trabalham juntas para processar estímulos ou coordenar o comportamento”, diz Jasanoff. A pesquisa foi publicada na edição de 22 de fevereiro da Nature Communications.


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