Equipa de Hong Kong relata estimulação cerebral por ultra-sons e nanoestruturas em ratinhos

Uma equipa de investigação da Universidade Politécnica de Hong Kong combinou ultra-sons de baixa intensidade com nanoestruturas ocas de sílica concebidas em laboratório (minúsculas partículas ocas) para estimular regiões cerebrais específicas em ratinhos, segundo um relatório do Phys.org. O estudo, intitulado "Sono-mechanical nanostructures-enabled sustained precise ultrasound brain stimulation", foi publicado na Nature Communications. Lei Sun, professor no Departamento de Engenharia Biomédica e Tecnologia Desportiva e diretor do Centro de Investigação para Interfaces Cérebro-Computador Não Invasivas da universidade, liderou a equipa, informou o Phys.org.

A doença de Parkinson está associada principalmente à perda gradual de células nervosas produtoras de dopamina (a dopamina é um mensageiro químico no cérebro) e afeta os sistemas cerebrais que controlam o movimento, causando frequentemente tremor, rigidez, lentidão e problemas de equilíbrio, segundo o relatório. O tratamento atual baseia-se habitualmente em medicamentos como a levodopa, que podem melhorar os sintomas, especialmente nas fases iniciais, mas cujo benefício pode tornar-se menos consistente ao longo do tempo, afirmou o relatório. Para alguns doentes, a estimulação cerebral profunda (DBS) oferece outra opção, mas esta envolve cirurgia para colocar elétrodos em zonas profundas do cérebro, segundo o relatório.

Os ultra-sons transcranianos convencionais (administrados através do crânio) penetram profundamente e podem ser administrados de forma não invasiva, mas a sua resolução espacial está tipicamente limitada a escalas milimétricas ou centimétricas, tornando difícil a ativação seletiva de pequenos grupos de neurónios, informou o Phys.org. Abordagens anteriores assistidas por nanopartículas ou nanobolhas melhoraram a localização, mas a sua instabilidade em tecido vivo limitou a sua utilidade para aplicações a longo prazo, segundo o relatório. As nanoestruturas ocas de sílica utilizadas pela equipa de Sun persistiram no cérebro dos ratinhos durante mais de nove semanas, continuando a responder aos ultra-sons, indicou o relatório.

Essa persistência permitiu a estimulação repetida de regiões cerebrais visadas, incluindo o córtex motor, o estriado, a área tegmental ventral e o núcleo subtalâmico, sem modificação genética e sem administração repetida no cérebro, segundo o relatório. A estimulação por ultra-sons do núcleo subtalâmico visado pelas nanoestruturas aumentou a sinalização da dopamina, o que, segundo o relatório, sugeriu que a abordagem ativou vias afetadas na doença de Parkinson. Os ratinhos tratados também mostraram melhor preservação de neurónios relacionados com a dopamina, e benefícios semelhantes foram observados num segundo modelo de Parkinson, segundo o relatório.

O Phys.org descreveu a investigação como uma prova de conceito para neuromodulação crónica, localizada e minimamente invasiva (alteração da atividade das células nervosas) com recurso a ultra-sons e nanoestruturas ocas de sílica. O relatório afirmou que o método pode alcançar alguns efeitos semelhantes aos da DBS sem elétrodos implantados. Referiu também que o trabalho aborda um desafio central na translação de tais abordagens. Os resultados relatados foram em ratinhos; o relatório não descreveu testes em humanos.