Este dispositivo, elaborado con un material extraído del alga agar, podrá utilizarse para monitorear estímulos producidos en el cerebro o en los músculos, o como interfaz auxiliar en la conexión humano-computadora en tecnologías de rehabilitación.

Las señales eléctricas comandan un enorme conjunto de actividades en el cuerpo humano, desde el intercambio de mensajes entre las neuronas en el cerebro hasta la estimulación del músculo cardíaco y los impulsos que permiten mover las manos y los pies, por mencionar tan solamente algunos ejemplos. Con la mira de las aplicaciones puesta sobre el monitoreo o la modulación de esas señales con fines médicos, ha sido desarrollado un tipo de fibra óptica biocompatible y biodegradable elaborada con el alga agar.

Este trabajo, que contó con el apoyo de la FAPESP, estuvo encabezado por dos profesores de la Universidad de Campinas, en el estado de São Paulo, Brasil –Eric Fujiwara, de la Facultad de Ingeniería Mecánica (FEM-Unicamp), y Cristiano Monteiro de Barros Cordeiro, del Instituto de Física Gleb Wataghin (IFGW-Unicamp)–, y por el profesor Hiromasa Oku, de la Universidad de Gunma, en Japón. Y un artículo al respecto salió publicado en la revista Scientific Reports, perteneciente al grupo Nature.

“Los dispositivos biocompatibles son imprescindibles cuando se utiliza la fibra óptica en aplicaciones médicas tales como el monitoreo de parámetros vitales, la fototerapia o la optogenética [este término alude al estudio y el control de la actividad de células específicas mediante técnicas que combinan óptica, genética y bioingeniería], entre otras. Asimismo, la fibra óptica elaborada con materiales biodegradables constituye una alternativa a las tecnologías disponibles para las telecomunicaciones, que emplean fibras de vidrio o de plástico”, dice Fujiwara.

La nueva fibra se elaboró con agar, un material transparente, flexible, comestible y renovable, extraído de las algas rojas. Los mismos investigadores ya habían desarrollado una fibra óptica biocompatible de agar para el monitoreo de la concentración química y la humedad (lea más en: agencia.fapesp.br/33696). “El método de fabricación consiste básicamente en rellenar moldes cilíndricos con soluciones de agar. El actual trabajo expande la gama de aplicaciones al proponer un nuevo tipo de sensor óptico que explota la conductividad eléctrica del agar”, afirma.

Fujiwara explica que, excitada por luz coherente, la fibra produce patrones luminosos granulares que evolucionan espacial y temporalmente. La corriente eléctrica presente en el medio atraviesa la fibra y, al hacerlo, modula el índice de refracción del agar generando perturbaciones en los patrones granulares. “Al analizar estas perturbaciones, es posible determinar la magnitud, la dirección y el sentido de los estímulos eléctricos mediante mediciones confiables para corrientes iguales o incluso menores que 100 microamperios [μA]”, comenta.

La capacidad de detectar señales eléctricas tan sutiles inspira posibles aplicaciones en configuraciones biomédicas. “Esta idea puede explotarse para desarrollar sistemas de detección destinados a monitorear estímulos bioeléctricos producidos en el cerebro o en los músculos, como una alternativa biodegradable a los electrodos convencionales. En este caso, las señales ópticas pueden decodificarse para diagnosticar trastornos. Otra posibilidad consiste en utilizar la fibra como interfaz auxiliar en la conexión entre humano y computadora, en tecnologías de asistencia o rehabilitación”, ejemplifica Fujiwara.

La respuesta del sensor puede perfeccionarse ajustando la composición química del material. Y el hecho de que el agar sea moldeable en diversas geometrías vuelve factible la confección de lentes y otros dispositivos ópticos con sensibilidad a la corriente eléctrica. Más que todo, la gran ventaja reside en que, tras su uso, la fibra puede ser absorbida por el organismo evitando intervenciones quirúrgicas adicionales.

Fujiwara remarca que este estudio se ha llevado a cabo en el ámbito de los laboratorios, por ende, se encuentra lejos aún de su aplicación tecnológica. Pero la determinación rigurosa de los parámetros físicos de respuesta óptica a la corriente eléctrica fija un terreno sólido para la eventual fabricación de dispositivos biomédicos.

Referencia

Fujiwara E, Rosa LO, Oku H, Cordeiro C.  Agar-based optical sensors for electric current measurements. Sci Rep[Internet].2023[citado 28 sep 2023]13: 517. https://doi.org/10.1038/s41598-023-40749-7

29 septiembre 2023  Fuente: Dicyt   Tomado de Ciencias Sociales   

La aterosclerosis, una enfermedad crónica caracterizada por la acumulación de placas de grasa y colesterol en las paredes de las arterias, es una de las principales causas de enfermedad cardiovascular. Pero su impacto no se reduce solamente al que tiene en la salud cardiovascular, sino que también está implicada en alteraciones cerebrales típicas de la enfermedad de Alzheimer. Esta es la principal conclusión de un estudio longitudinal internacional liderado por investigadores del Centro Nacional de Investigaciones Cardiacas (CNIC) y publicado recientemente en la revista The Lancet Health Longevity. En él se observó mediante técnicas de imagen de tomografía de emisión de positrones (PET, por sus siglas en inglés) que las personas con edades alrededor de 50 años y con un riesgo cardiovascular elevado de forma sostenida durante cinco años experimentan una mayor disminución del metabolismo cerebral.

Este hallazgo es especialmente relevante porque, si bien es ampliamente conocido que las enfermedades cardiovasculares y la demencia coexisten habitualmente en etapas avanzadas, hay pocos estudios longitudinales en personas de mediana edad, que hayan evaluado la interacción entre la aterosclerosis y sus factores de riesgo sobre la salud del cerebro

La importancia de controlar los factores de riesgo cardiovasculares

Controlar la hipertensión, el tabaquismo, el colesterol o el sedentarismo se revela cada vez más como fundamental para mejorar nuestra salud, ya que, además de disminuir la probabilidad de padecer una enfermedad cardiovascular, también beneficia a la salud cerebral.

Esta relación entre aterosclerosis y empeoramiento de la salud cerebral se encontró gracias un estudio longitudinal con una subcohorte de 370 participantes con aterosclerosis subclínica (edad media 49,8 años; 84 % hombres y 16 % mujeres) en el estudio PESA-CNIC-SANTANDER.

Los escáneres PET iniciales en cada uno de estos voluntarios se llevaron a cabo el 6 de marzo de 2013 y el 21 de enero de 2015, mientras que los escáneres de seguimiento fueron realizados entre el 24 de noviembre de 2017 y el 7 de agosto de 2019 con el objetivo de observar la evolución del metabolismo de la glucosa en el cerebro, considerado un indicador de salud cerebral.

Este estudio mediante técnicas de neuroimagen demostró que el declive metabólico cerebral es tres veces mayor en las personas con un elevado riesgo cardiovascular comparado con el de aquellas que se mantienen en bajo riesgo, lo cual es muy relevante porque “a pesar de que todos sabemos la importancia de cuidarse y controlar los factores de riesgo cardiovascular para evitar un infarto, el hecho de que están relacionados con un deterioro de la salud cerebral puede hacer que haya una mayor conciencia de la necesidad de adquirir hábitos saludables en las fases más jóvenes de la vida”, indicó el Dr. Valentín Fuster, Director General del CNIC y uno de los investigadores principales del estudio en nota de prensa..

Conclusiones

Estos resultados plantean nuevas perspectivas sobre cómo prevenir el desarrollo de demencias, para las que no existe tratamiento en muchos pacientes, a través de intervenir sobre un trastorno modificable, como es el caso de las enfermedades cardiovasculares.

Por ello, “los hallazgos de este estudio indican que el cribado de la carótida tiene un gran potencial para identificar a las personas vulnerables a sufrir alteraciones cerebrales y deterioro cognitivo en el futuro, por lo que este trabajo podría tener importantes implicaciones para la práctica clínica ya que apoya la implementación de estrategias de prevención cardiovascular primaria en etapas tempranas de la vida como enfoque valioso para una longevidad cerebral saludable”, declaró a Univadis España la investigadora del CNIC Catarina Tristão-Pereira, primera firmante del artículo.

Sin embargo, “para poder implementar esta estrategia de prevención de enfermedades cerebrales a través de la prevención cardiovascular de una manera eficaz hace falta crear equipos de expertos en los dos campos que sean capaces de diseñar hojas de ruta conjuntas para disminuir el riesgo de padecer ambas dolencias”, declaró a modo de conclusión a Univadis España el cardiólogo de la Universidad de Valencia el Dr. Fabián Sanchís.

Referencia

Tristão-Pereira C, Fuster V, Oliva B, Moreno-Arciniegas A, García Lunar I, Perez Herreras C, et al. Longitudinal interplay between subclinical atherosclerosis, cardiovascular risk factors, and cerebral glucose metabolism in midlife: results from the PESA prospective cohort study. Lancet Healthy Longev. 2023;4(9): e487-e498. doi: 10.1016/S2666-7568(23)00134-4. PMID: 37659430; PMCID: PMC10469266

Fuente: Univadis España     Tomado de Noticias          

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Londres, 13 sep (EFE).- Un equipo de científicos ha desarrollado una nueva técnica que combina la tecnología de organoides y la genética para examinar los efectos que tienen las mutaciones múltiples en el cerebro humano, clave para identificar células vulnerables y redes genéticas vinculadas a los trastornos del espectro autista (TEA), según un estudio publicado este miércoles en ‘Nature’.

El punto de partida de la investigación del Instituto de Biotecnología Molecular (IMBA) de la Academia de Ciencias de Austria y del Instituto Tecnológico de Zúrich (ETH) es un organoide cerebral, la versión milimétrica del cerebro humano fabricada, mediante métodos de cultivo celular, en el laboratorio. ‘Solo un modelo humano del cerebro puede recapitular la complejidad y particularidades del cerebro humano’, expone Jürgen Knoblich, director científico del IMBA y uno de los principales autores de este trabajo.

Muchos de los genes que confieren un alto riesgo de desarrollar un TEA son cruciales para el desarrollo de la corteza y aunque estudios clínicos han demostrado causalidad entre múltiples mutaciones genéticas y el autismo, aún se desconoce cómo provocan defectos en el desarrollo del cerebro. Los modelos animales, mientras, son ‘limitados’ por la propia singularidad del desarrollo del cerebro humano.

No obstante, esta nueva técnica, denominada ‘CHOOSE’ (del inglés ‘CRISPR-human organoids-scRNA-seq’), puede detectar un conjunto completo ‘de genes reguladores transcripcionales clave’ relacionados con el autismo, explican los autores en un comunicado. Este avance, destacan, es especialmente importante porque permite examinar simultáneamente los genes de interés dentro de un solo organoide, ‘lo que marca el comienzo de una era de detección genética del tejido humano intrincada, eficiente y adecuada’.

En el modelo ‘CHOOSE’, cada célula del organoide porta como máximo una mutación en un gen específico del TEA, de manera que los investigadores pudieron observar los efectos de cada mutación a nivel unicelular y mapear su trayectoria de desarrollo. ‘Con esta metodología de alto rendimiento podemos desactivar sistemáticamente una lista de genes que causan enfermedades.

A medida que crecen los organoides que portan estas mutaciones, analizamos el efecto de cada mutación en el desarrollo de cada tipo de célula’, explica Chong Li, del IMBA y principal autor del estudio. A través de ‘CHOOSE’, los expertos demostraron que 36 mutaciones de genes, conocidos por su alto riesgo de autismo, provocaban cambios en tipos de células específicas durante el desarrollo del cerebro humano, hasta identificar modificaciones ‘transcripcionales clave’ controladas por las llamadas ‘redes reguladoras de genes’ (‘GRNs’, en inglés).

‘Demostramos que algunos tipos de células son más susceptibles que otras durante el desarrollo cerebral e indentificamos redes que son más vulnerables a las mutaciones del autismo’, indica Chong Li. Al margen de esta área, los investigadores aseguran que ‘CHOOSE’ ofrece a otros colegas un método ‘de alto rendimiento y versátil’ que puede aplicarse a ‘cualquier enfermedad en un sistema de modelo humano’, al tiempo que ‘acelera considerablemente los análisis en comparación con los enfoques tradicionales de pérdida de función genética’.

Referencia

Li C, Fleck JS, Martins-Costa C, Burkard TR, Themann I,  Stuemplen M, Peer AM, et al. Single-cell brain organoid screening identifies developmental defects in autism. Nature 621, 373–380 (2023). https://doi.org/10.1038/s41586-023-06473-y

Fuente: (Prensa Latina) – Tomado de la Selección Temática sobre Medicina de Prensa Latina. Copyright 2019. Agencia Informativa Latinoamericana Prensa Latina S.A.

El hallazgo podría interpretarse como un primer paso importante en la generación de aplicaciones clínicas para utilizar el ultrasonido ante enfermedad mental.

Una investigación realizada por neurocientíficos de la Universidad de Plymouth exploró los impactos de una técnica emergente llamada estimulación transcraneal por ultrasonido (TUS), cuyos resultados se publican en ´Nature Communications´.

Por lo general, los exámenes de ultrasonido implican el uso de haces amplios y difusos de ultrasonido para crear imágenes sin afectar el tejido objetivo. Sin embargo, enfocar los rayos a través de TUS puede aumentar la presión en la región objetivo y cambiar la forma en que las neuronas se comunican entre sí.

El equipo de investigación reclutó a 24 adultos sanos demostró que el TUS puede inducir cambios significativos en la concentración de GABA (ácido gamma-aminobutírico) dentro de la corteza cingulada posterior del cerebro en la hora siguiente al tratamiento con ultrasonido.

El estudio, realizado en el Centro de Imágenes e Investigación del Cerebro de la Universidad de Plymouth, un centro de investigación de última generación inaugurado en 2022 para ayudar a comprender mejor la actividad cerebral y el comportamiento humano, también mostró que en la hora siguiente al tratamiento TUS, la forma en que la corteza cingulada posterior se comunica con el resto del cerebro también se vio profundamente alterada.

Sin embargo, los cambios no fueron consistentes en todas las áreas y los niveles de GABA no se alteraron en la corteza cingulada anterior, otra área cortical igualmente relacionada con las condiciones psiquiátricas pero que subyace a diferentes funciones cognitivas, particularmente relacionadas con la toma de decisiones, el aprendizaje y la regulación de la atención.

El equipo de investigación, que también incluyó a expertos de los Hospitales Universitarios de Plymouth NHS Trust, el University College London, la Universidad Radboud de Nijmegen y la Universidad de Oxford, indicó que el estudio representa un primer paso importante en la generación de aplicaciones clínicas que podrían utilizar el ultrasonido para tratar la enfermedad mental.

Según los autores, el estudio proporciona evidencia de que la TUS funciona en humanos y que los cambios en el cerebro son reversibles, aunque será necesario trabajar mucho más antes de que pueda aplicarse en un entorno clínico.

Los científicos están ya explorando si el TUS puede usarse para cambiar el sistema dopaminérgico, lo que potencialmente podría alterar la forma en que las personas toman decisiones, aprenden y se motivan a participar en ciertos comportamientos relevantes para la adicción.

Referencia

Yaakub SN, White TA, Roberts J, Martin E, Verhagen L, Stagg Ch J, et al. Transcranial focused ultrasound-mediated neurochemical and functional connectivity changes in deep cortical regions in humans. Nat Commun 14, 5318 (2023). https://doi.org/10.1038/s41467-023-40998-0

12/09/2023

Fuente:( IMMedico) Tomado de Noticia- Atención Primaria  © 2023 Copyright: Publimas Digital

Redacción Ciencia, 6 sep (EFE). – El cerebro está formado por dos grandes familias de células: las neuronas y las células gliales. Al menos hasta ahora, pues un grupo de científicos ha descubierto un nuevo tipo, lo que abre ‘inmensas perspectivas de investigación’ en enfermedades como el alzhéimer y el párkinson. Los detalles sobre el nuevo tipo de célula los publica Nature en un estudio coordinado por investigadores de la Universidad de Lausana (Suiza).

Desde que existe la Neurociencia, se reconoce que el cerebro funciona principalmente gracias a las neuronas y a su capacidad para elaborar y transmitir rápidamente información a través de sus redes. Para apoyarlas en esta tarea, las células gliales desempeñan una serie de funciones estructurales, energéticas e inmunitarias, además de estabilizar las constantes fisiológicas.

El nuevo descubrimiento, que han denominado ‘astrocitos glutamatérgicos’, es una célula híbrida, a medio camino entre las neuronas y las células gliales. Algunas de las células gliales, conocidas como astrocitos, rodean íntimamente las sinapsis, los puntos de contacto donde se liberan los neurotransmisores para transmitir información entre neuronas.

Esta es la razón por la que los neurocientíficos han sugerido durante mucho tiempo que los astrocitos pueden tener un papel activo en la transmisión sináptica y participar en el procesamiento de la información, pero los estudios realizados daban resultados contradictorios.

Al identificar un nuevo tipo de célula con las características de un astrocito y que expresa la maquinaria molecular necesaria para la transmisión sináptica, el equipo ha puesto fin a años de controversia, considera la Universidad de Lausana (UNIL) en un comunicado.

Las implicaciones de este descubrimiento se extienden a los trastornos cerebrales. Al alterar específicamente los astrocitos glutamatérgicos, el equipo demostró efectos sobre la consolidación de la memoria, pero también observó vínculos con patologías como la epilepsia, cuyos ataques se exacerbaban.

El estudio muestra que este nuevo tipo de célula también tiene un papel en la regulación de los circuitos cerebrales implicados en el control del movimiento y podría ofrecer dianas terapéuticas para la enfermedad de Parkinson.

Este descubrimiento ‘abre inmensas perspectivas de investigación’, aseguró Andrea Volterra, de la UNIL y autor principal del estudio. Los próximos estudios ‘explorarán el posible papel protector de este tipo de célula frente al deterioro de la memoria en la enfermedad de Alzheimer, así como su función en otras regiones y patologías distintas de las exploradas aquí’, agregó.

En su estudio, el equipo trató de averiguar si estas células híbridas eran funcionales, es decir, capaces de liberar realmente glutamato con una velocidad comparable a la de la transmisión sináptica, para lo que usó una técnica de imagen que permite ver el glutamato liberado por las vesículas en tejidos cerebrales y en ratones vivos. ‘Hemos identificado un subgrupo de astrocitos que responden a estímulos selectivos con una rápida liberación de glutamato, que se produce en zonas espacialmente delimitadas de estas células que recuerdan a las sinapsis’, dijo Volterra.

Además, demostraron que ‘son células que modulan la actividad neuronal, controlan el nivel de comunicación y excitación de las neuronas’, afirmó Roberta de Ceglia, primera autora del estudio e investigadora principal del UNIL. Y sin esta maquinaria funcional, el estudio demuestra que la potenciación a largo plazo, un proceso neuronal implicado en los mecanismos de memorización, se ve alterada y que la memoria de los ratones se ve afectada.

Referencia

Ceglia R de, Ledonne A, Litvin DG, Lykke Lind B, Carriero G, Latagliata EC, et al. Specialized astrocytes mediate glutamatergic gliotransmission in the CNS. Nature, 2023. https://doi.org/10.1038/s41586-023-06502-w

https://www.nature.com/articles/s41586-023-06502-w

Fuente: Tomado de la Selección Temática sobre Medicina de Prensa Latina. Copyright 2019. Agencia Informativa Latinoamericana Prensa Latina S.A.

El mayor estudio realizado sobre la genética del cerebro, que abarca unos 36.000 escáneres cerebrales, ha identificado más de 4.000 variantes genéticas relacionadas con la estructura cerebral. Los resultados de este estudio, dirigido por investigadores del Centro de Investigación del Autismo de la Universidad de Cambridge (UK), se publican en Nature Genetics.

Los investigadores accedieron a las resonancias magnéticas de más de 32 000 adultos de la cohorte del Biobanco del Reino Unido y de más de 4 000 niños del estudio estadounidense ABCD. A partir de estos escáneres midieron múltiples propiedades de la corteza, como su área, el volumen o su plegamiento. A continuación, relacionaron estas propiedades, medidas tanto en toda la corteza como en 180 regiones individuales de la misma, con la información genética del genoma. El equipo identificó más de 4 000 variantes genéticas relacionadas con la estructura cerebral. Estos hallazgos han permitido a los investigadores confirmar y, en algunos casos, identificar cómo las distintas propiedades del cerebro están genéticamente relacionadas entre sí.

El equipo también comprobó si los mismos genes vinculados a la variación del tamaño del cerebro en la población general, se solapan con genes vinculados a afecciones clínicas en las que el tamaño de la cabeza es mucho mayor o menor que en la población general, conocidas como afecciones cefálicas. Los autores afirman que muchos de los genes relacionados con diferencias en el tamaño del cerebro en la población general coinciden con genes implicados en enfermedades cefálicas. Sin embargo, aún no es posible saber con exactitud cómo estos genes conducen a cambios en el tamaño del cerebro.

Referencia

Warrier V, Stauffer EM, Huang QQ, wigdor EM, Slob EA, Seidlitz J, et al. Genetic insights into human cortical organization and development through genome-wide analyses of 2,347 neuroimaging phenotypes. Nat Genet (2023). https://doi.org/10.1038/s41588-023-01475-y                                                          https://www.nature.com/articles/s41588-023-01475-y

04/09/2023(Neurología.com) Tomado- Noticia