Investigadores de la Universidad de Washington y Northwestern University han desarrollado un dispositivo miniaturizado capaz de administrar fármacos directamente en regiones específicas del cerebro de ratones vivos y, al mismo tiempo, registrar en tiempo real la actividad neuronal que esos fármacos provocan sin interrumpir el comportamiento natural del animal.
El estudio fue publicado en la revista Neuron de CELL Press, y resuelve una de las limitaciones clásicas de la neurofarmacología experimental: la dificultad de correlacionar la entrega localizada de compuestos con sus efectos funcionales en redes neuronales complejas y en el comportamiento.
El sistema combina una microbomba y un sensor de luz conectados a una sonda flexible que puede insertarse con facilidad en cualquier región cerebral. La bomba administra fármacos mediante un canal de microfluidos, mientras que la fibra óptica envía luz para activar proteínas fluorescentes genéticamente codificadas en las neuronas, permitiendo detectar su activación.
El sistema es inalámbrico, sin batería y lo suficientemente liviano como para que el animal se mueva libremente mientras se realizan los experimentos. Se activa por radiofrecuencia y utiliza tecnologías ópticas de última generación para leer señales de calcio, neurotransmisores o neuropéptidos marcados con sensores fluorescentes.
En una de las pruebas, los científicos insertaron la sonda en una región cortical que controla el movimiento de un lado del cuerpo. Tras infundir un estimulante, las neuronas objetivo se activaron y el ratón comenzó a girar en círculos. Luego, al administrar un segundo compuesto inhibidor, la fluorescencia se apagó y el comportamiento cesó. Esto demostró de forma precisa y localizada el efecto de ambos fármacos sobre el circuito implicado.
“Por primera vez podemos aislar el efecto de un fármaco en una región específica del cerebro y ver su impacto en el comportamiento, en tiempo real”. Michael Bruchas, profesor de farmacología y coautor del estudio
Esta tecnología, financiada por el programa BRAIN Initiative de los Institutos Nacionales de Salud (NIH), abre nuevas posibilidades para el desarrollo de terapias neuropsiquiátricas más efectivas. Su potencial va desde la investigación básica sobre neurotransmisores hasta modelos preclínicos en adicción, dolor crónico, epilepsia o trastornos del ánimo.
Según sus desarrolladores, el sistema es escalable, adaptable a diferentes áreas cerebrales y ofrece un nivel de control espacial y temporal sin precedentes en el estudio de fármacos activos sobre el sistema nervioso.
Por: Cipactli Vargas
Fuentes:
UW Medicine
Device reveals how drugs affect brain activity in real time
Neuron
An integrated microfluidic and fluorescence platform for probing in vivo neuropharmacology
