Drita mund të ndikojë në neuronet, të cilat mund të shkaktojnë sëmundjen e Alzheimerit, epilepsinë dhe çrregullime të tjera nëse ndalojnë së punuari.

Shpërndaje në Pinterest
Terapia me dritë mund të funksionojë duke prekur neuronet në tru. Getty Images

Truri përmban miliarda neurone – qeliza të vogla që përdorin impulse elektrike dhe sinjale kimike për të komunikuar me njëri-tjetrin dhe me pjesë të tjera të trupit.

Kur neuronet ndalojnë së punuari siç duhet, mund të çojë në zhvillimin e çrregullimeve të trurit si sëmundja e Alzheimerit, epilepsia ose depresioni.

Për të kuptuar dhe menaxhuar më mirë këto çrregullime, shkencëtarët kanë zhvilluar teknika të stimulimit të trurit që i lejojnë ata të ndikojnë në aktivitetin nervor.

Në metodat konvencionale të stimulimit të thellë të trurit, neurostimuluesit elektrikë ose “stimuluesit e trurit” implantohen në mënyrë kirurgjikale në tru.

Ndërsa shkenca e trurit vazhdon të përparojë, studiuesit kanë zhvilluar metoda më pak invazive të stimulimit të qelizave thellë brenda trurit.

Ndërsa disa ekspertë kanë përdorur impulse magnetike ose valë zanore për të stimuluar neuronet, studiuesit në fushën e optogjenetikës kanë përdorur dritën.

Fituesi i këtij viti Çmimi i Shkencës dhe PINS për Neuromodulimin, Shuo Chen, PhD, u vlerësua për punën e tij në këtë fushë.

“Dr. Chen dhe kolegët treguan se drita afër infra të kuqe, kur përdoret në kombinim me nanogrimca të caktuara, lejonte stimulimin e neuroneve thellë në tru. Dr. Karl Deisseroth, një profesor i bioinxhinierisë dhe psikiatrisë dhe shkencave të sjelljes në Universitetin Stanford, tha për Healthline.

“Duhet bërë më shumë punë për ta bërë këtë një proces të fuqishëm dhe të dobishëm,” tha ai, “por Dr. Chen dhe kolegët morën një hap kyç.”

Deisseroth është një nga pionierët kryesorë të optogjenetikës, një teknikë në të cilën qelizat e trurit janë inxhinieruar gjenetikisht për t’iu përgjigjur dritës.

Në këtë metodë të stimulimit të trurit, shkencëtarët transferojnë copa të kodit gjenetik që rrjedhin nga algat dhe mikrobet e tjera në qelizat e trurit të minjve ose kafshëve të tjera. Ky kod gjenetik bën që neuronet të prodhojnë proteina që reagojnë ndaj dritës, të njohura si opsins.

Kur shkencëtarët ekspozojnë neuronet që prodhojnë opsin në gjatësi vale të caktuara të dritës së spektrit të dukshëm, ato neurone ndizen ose fiken.

Duke aktivizuar ose shtypur neurone specifike, studiuesit mund të mësojnë më shumë rreth rolit që luajnë këto neurone në funksionin e trurit dhe çrregullimet e trurit.

“Në këtë mënyrë, roli shkakësor dhe rëndësia funksionale e aktivitetit qelizor mund të përcaktohet në çdo specie ose ind ose sjellje me interes, duke filluar nga kujtesa te disponimi deri te lëvizja,” tha Deisseroth.

“Optogjenetika sjell aftësi të pakrahasueshme për të folur gjuhën natyrore të trurit, për sa i përket specifikës dhe shpejtësisë së tipit qelizor,” shtoi ai.

Neuronet që prodhojnë opsin i përgjigjen vetëm dritës së spektrit të dukshëm, i cili nuk mund të depërtojë thellë në indet e trurit.

Si rezultat, stimulimi optogjenetik ka kërkuar historikisht futjen e burimeve të dritës me fibër optike brenda trurit.

Për të zhvilluar një metodë më pak invazive të shpërndarjes së dritës, Deisseroth dhe kolegu i tij Polina Anikeeva, PhD, propozoi përdorimin e dritës afër infra të kuqe (NIR).

Drita NIR mund të kalojë nëpër kafkë dhe thellë në indin e trurit, pa futjen e burimeve të brendshme të dritës. Megjithatë, drita NIR nuk shkakton një përgjigje nga neuronet që prodhojnë opsin.

Për të shfrytëzuar fuqinë depërtuese të indeve të dritës NIR, Deisseroth dhe Anikeeva krijuan një e patentuar metodë për veshjen e neuroneve që prodhojnë opsin në nanogrimca të vogla që konvertojnë dritën NIR në dritë të spektrit të dukshëm. Kjo teknikë njihet si NIR upconversion.

Chen dhe ekipi i tij hulumtues aplikuan këtë metodë, duke treguar për herë të parë se optogjenetika e konvertimit të NIR mund të përdoret për të kontrolluar neuronet thellë në trurin e minjve.

Ekipi hulumtues i Chen përdori këtë teknikë për të stimuluar lirimin e dopaminës në një zonë të trurit që besohet se luan një rol në depresion.

“Të kapërcyer sfidën e thellësisë së penetrimit optik do të jetë çelësi për realizimin e optogjenetikës në distancë joinvazive me potencial të lartë përkthimi klinik,” shkroi Chen në tij. ese fituese e çmimeve mbi temën.

“Studimi ynë i fundit e trajtoi këtë problem duke aplikuar një qasje të ndihmuar nga nanomateriale që ‘zhvendos’ mjetet ekzistuese optogjenetike në rajonin afër infra të kuqe,” shtoi ai.

Ndërsa shkencëtarët vazhdojnë të hulumtojnë optogjenetikën tek minjtë, peshqit zebra dhe kafshët e tjera, ajo nuk është studiuar si një trajtim për çrregullimet e trurit te subjektet njerëzore.

Duhet bërë më shumë punë për të zhvilluar dhe testuar metoda joinvazive të shpërndarjes së dritës, si dhe strategji joinvazive për transferimin e kodit gjenetik në qelizat e trurit.

“Është shumë shpejt për të parashikuar se cila teknikë do të dalë në ballë të teknologjisë së gjeneratës së ardhshme të stimulimit joinvaziv të trurit,” tha Chen, në një Njoftimi për shtyp lëshuar nga Shoqata Amerikane për Avancimin e Shkencës.

“Megjithatë, ne besojmë se arritjet si optogjenetika e konvertimit të NIR po zhbllokojnë me shpejtësi rrugë të shumta zhvillimi dhe po hapin rrugën drejt një të ardhmeje të ndritur terapeutike,” vazhdoi ai.

Ndërkohë, metoda të tjera të stimulimit joinvaziv të trurit po zhvillohen, testohen dhe përdoren gjithashtu te njerëzit.

“Ka metoda joinvazive që nuk kërkojnë terapi gjenetike, të tilla si stimulimi magnetik dhe elektrik transkranial, të cilat tashmë përdoren zakonisht me subjekte njerëzore në baza eksperimentale.” Ed Boyden, PhD, një profesor i neuroteknologjisë në Institutin e Teknologjisë në Massachusetts (MIT), tha për Healthline.

Stimulimi magnetik transkranial (TMS) është një procedurë joinvazive në të cilën fushat magnetike përdoren për të stimuluar qelizat nervore në tru. Administrata e Ushqimit dhe Barnave (FDA) tashmë ka lejohet marketingu i TMS si një trajtim për depresionin madhor, si dhe çrregullimin obsesiv-kompulsiv dhe dhimbjet e kokës nga migrena.

Anëtarët e grupit kërkimor të Boyden kanë kryer gjithashtu kërkime mbi stimulim elektrik transkranial (TES), një qasje joinvazive ndaj stimulimit të trurit në të cilën elektroda vendosen në lëkurën e kokës. Ata shpresojnë se kjo teknikë do t’i lejojë ata të arrijnë qelizat thellë brenda trurit, me saktësi më të madhe se TMS.