Os nervos sintéticos funcionam na luz. Notícias gratuitas da biblioteca técnica

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Os nervos sintéticos trabalham na luz

09.04.2016

Pesquisadores de Oxford criaram um análogo artificial do circuito neural: células sintéticas, embaladas usando uma impressora 3D em uma espécie de tecido condutor, foram capazes de conduzir um impulso elétrico.

Células, pequenas gotas de água com um volume de 50-100 picolitros, encerradas em uma membrana lipídica de camada única. Essas gotas continham não apenas água, mas também DNA com genes que codificam proteínas transmembranares e todo o aparato necessário para a síntese de proteínas. As proteínas transmembranares sintetizadas na "célula" formaram um canal de passagem na membrana - foi assim que surgiu um "contato intercelular" entre duas gotas, através do qual um sinal elétrico poderia passar. O trabalho da "cadeia nervosa" dependia da iluminação - as "células" também continham uma proteína fotossensível especial, que, sob a influência da luz, se ligava ao DNA e ativava os genes das proteínas transmembranares nele registradas.

Obteve-se um empilhamento denso e ordenado de gotículas, como mencionado acima, usando uma impressora 3D. A própria tecnologia de impressão XNUMXD de tais "células" foi desenvolvida há muito tempo, mas agora os autores do trabalho tiveram que desenvolver uma nova receita para elas, para que tanto as próprias "células" quanto as máquinas moleculares contidas nelas para transcrição (síntese de cópias de RNA para DNA) e tradução (síntese de proteínas para RNA) após passar pela impressora permaneceria em condições de funcionamento.

Michael J. Booth e seus colegas acreditam que as principais conquistas de Michael Booth e seus colegas são que eles conseguiram construir um interruptor de luz na cadeia nervosa, e que a propagação do impulso não se limitou a duas "células", que o sinal foi mais longe - para a terceira gota, quarta, décima e etc. Em tal sistema artificial, é bem possível estudar alguns padrões de propagação de impulso através de tecidos condutores, mas no futuro, os pesquisadores querem combinar células artificiais com reais .

Para isso, dois problemas tecnológicos precisam ser resolvidos: primeiro, os complexos de gotas impressos por uma impressora 3D "vivem" em um ambiente oleoso, enquanto as células reais precisam de uma solução aquosa; em segundo lugar, as proteínas de poros em células artificiais são incorporadas em uma membrana lipídica de camada única, enquanto nas células reais é de duas camadas, e não se sabe se um poro de proteína transmembrana se formará entre elas. Talvez o contato entre uma célula artificial e uma célula real possa ser organizado na forma de uma sinapse, quando um certo espaço permanece entre as membranas celulares, e o impulso é transmitido usando moléculas especiais de neurotransmissores químicos.

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Uma nova maneira de controlar e manipular sinais ópticos 05.05.2024

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Mulheres acham mais difícil largar as drogas 14.02.2015

Sabe-se que a dependência de drogas nas mulheres se desenvolve mais rapidamente do que nos homens, e a probabilidade de recaída após o tratamento medicamentoso nas mulheres também é maior. As razões neurobiológicas para isso foram descobertas por pesquisadores do Weill Cornell Medical College da Cornell University (EUA). Embora os experimentos tenham sido realizados em ratos, há todas as razões para acreditar que estamos lidando com uma propriedade bastante universal do sistema nervoso e que os resultados obtidos são bastante aplicáveis a humanos.

A dependência de drogas em mulheres é mais grave, talvez não menos importante devido à maneira como os receptores opióides do cérebro funcionam.

O desenvolvimento do vício está associado ao trabalho associativo do sistema nervoso. Claro, a capacidade de formar associações é uma propriedade muito útil, no entanto, quando se trata de substâncias narcóticas, as associações aparecem onde não são necessárias. Descobriu-se que em ratos fêmeas, partes do hipocampo associadas a conexões associativas funcionam de maneira diferente dos machos. (O hipocampo é um dos principais centros de memória no cérebro, e nem é preciso dizer que o pensamento associativo não pode prescindir dele.) Nas mulheres, o hormônio sexual feminino estrogênio exerceu a influência mais forte no trabalho dos neurônios associativos. Quanto mais era (e o nível de estrogênio flutua durante o ciclo menstrual), mais fortes eram as sinapses entre os neurônios, mais fortes as células nervosas estavam conectadas umas às outras e não havia obstáculos para conduzir um impulso nervoso.

O sistema receptor opióide desempenhou um papel importante no fortalecimento das conexões interneuronais sob a influência do estrogênio. Em um artigo no Journal of Neuroscience, os autores escrevem que um deles, o receptor mu, mantém a atividade neuronal de fundo em mulheres, mas não em homens. Outro, chamado receptor delta, estimula a potencialização de longo prazo, ou seja, ajuda a manter a sinapse em funcionamento mesmo após o desaparecimento do estímulo original. Sob a influência do estrogênio, o número de receptores delta nas mulheres tornou-se três vezes maior do que nos homens.

Os receptores opióides funcionam quando você precisa se acalmar, aliviar a excitação mental e fisiológica, reduzir a dor, criar uma sensação de euforia. Para ativá-los, existem opióides endógenos produzidos pelo próprio organismo. Se os opióides começarem a vir de fora na forma de algum tipo de droga, como resultado, um forte circuito neural será formado, que lembrará as sensações agradáveis associadas à ingestão da substância. E como os receptores opióides afetam a atividade das vias associativas, todos os tipos de associações estarão ligados a uma sensação narcótica. No sistema nervoso feminino, todas essas conexões serão mais fortes graças ao estrogênio.

Os resultados obtidos podem ser úteis não só no tratamento da toxicodependência. Muitos analgésicos modernos que funcionam com o sistema opióide agem nos receptores mu e, embora esses medicamentos sejam eficazes no alívio da dor, eles também podem ser viciantes e viciantes. Os autores do trabalho acreditam que é possível criar outros analgésicos que terão um efeito especial sobre os receptores delta sem ameaçar o paciente com dependência de drogas.

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