Cada movimiento del cuerpo humano, desde levantar los brazos hasta el corazón que late, está regulado de alguna manera por señales de nuestro cerebro. Hasta hace poco, Los científicos a menudo rastrearon y entendieron que la comunicación cerebro-cuerpo solo después del hecho, algo así como escuchar un mensaje de voz en lugar de estar en una llamada.

Pero los investigadores de Northeastern han desarrollado un nuevo tipo de nanosensor que permite a los científicos obtener imágenes de la comunicación entre el cerebro y el cuerpo en tiempo real. Ahora pueden escuchar la llamada.

Heather Clark, profesor de bioingeniería y química en Northeastern, y James Monaghan, profesor asociado de biología, junto con colegas de Northeastern e investigadores de la Universidad de California, San Francisco, desarrolló un nanosensor basado en ADN que detecta un neurotransmisor específico, acetilcolina, a medida que es liberado y recogido por las células diana en animales vivos. Publicaron sus hallazgos en la revista. procedimientos de la Academia Nacional de Ciencias este mes.

"Es fundamental, en términos de comprensión de la relación entre el cerebro y el cuerpo, para comprender cuándo se comunican los nervios, cuándo emiten señales para indicarle a la frecuencia cardíaca que se acelere o disminuya, por ejemplo, "Dice Monaghan.

Comprender esta comunicación es particularmente importante cuando hay una avería. Enfermedades como la enfermedad de Parkinson son el resultado de la degeneración de las células nerviosas y la ruptura de la comunicación entre el cerebro y el cuerpo.

Un campo floreciente de la medicina conocido como medicina bioelectrónica busca utilizar la estimulación nerviosa altamente específica para tratar enfermedades neurológicas. Para apuntar con precisión a los nervios, los científicos necesitan saber cómo reaccionan en tiempo real y en los organismos vivos; el nanosensor de Clark y Monaghan representa un paso en esa dirección.

"Si va a utilizar la estimulación nerviosa como medicina, necesita una lectura de la cantidad de estímulo que proporcionó, "Monaghan dice." Dr. La química y la innovación de Clark en esta área del desarrollo de sensores proporcionarían esa lectura para el neurotransmisor acetilcolina ".

El nanosensor consta de un componente fluorescente que brilla en presencia de acetilcolina y se puede ver en ratones vivos. en tiempo real. Es como ver el teléfono celular de alguien iluminarse durante una llamada telefónica, pero a nivel molecular.

Las herramientas existentes, como los microelectrodos y la microdiálisis, permiten a los científicos detectar acetilcolina en el sistema nervioso central, pero se quedan cortos en lo que respecta al sistema nervioso periférico. que es todo lo que está fuera del cerebro y la médula espinal.

Clark, Monaghan, y sus colegas utilizaron microscopios potentes ubicados en Northeastern, para ver cómo se iluminaban los marcadores fluorescentes cuando se activaba el neurotransmisor en sus experimentos.

El desarrollo de este nanosensor es solo el comienzo, aunque, y los investigadores esperan crear sensores aún más resistentes en el futuro.

Clark y Monaghan también esperan que las sofisticadas herramientas de imágenes que utilizaron para desarrollar este nanosensor sean utilizadas por otros científicos en el noreste y más allá. Dirigen el Instituto de Imagen Química de Sistemas Vivientes, una nueva organización en la universidad en la que los investigadores pueden aprovechar cinco microscopios de última generación ubicados en el Complejo Interdisciplinario de Ciencia e Ingeniería.

"Este es un conjunto de herramientas que los investigadores pueden utilizar para responder preguntas fundamentales sobre la señalización bioquímica en el cuerpo, "Dice Clark." Como científico, Me encanta desarrollar nuevas herramientas y fomentar el tipo de investigación interdisciplinaria que podría tener un impacto real en el mundo ".