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Genes comandados pelo pensamento

Cientistas suíços desenvolvem dispositivo que procura programar atividades biológicas

junho de 2015
STUART BRIERS

Já é possível controlar com a mente próteses, programas de computador e até mesmo protótipos de helicóptero por meio de interface neural direta (IND) ou, seja, cérebro-computador. E se pudéssemos aproveitar essa tecnologia para programar o que acontece em nosso próprio corpo? Uma equipe de bioengenheiros suíços deu o primeiro passo em direção a uma configuração cibernética que combina IND e um implante biológico sintético, permitindo que a atividade cerebral controle um interruptor genético. É a primeira interface cérebro-gene do mundo.

O grupo usou uma IND típica, uma touca coberta por eletrodos que registra a atividade cerebral e transmite os sinais para outro dispositivo eletrônico – nesse caso, um gerador de campo eletromagnético, que pode variar em intensidade de acordo com os diferentes tipos de funcionamento neural. O passo seguinte, porém, foi totalmente novo: os pesquisadores usaram o fluxo elétrico e magnético para favorecer a produção de proteínas dentro das células humanas em um implante em ratos.

O enxerto usa uma tecnologia de ponta conhecida como optogenética. Os cientistas introduziram genes bacterianos em células renais humanas, levando-as a produzir proteínas sensíveis à luz. Em seguida, manipularam essas unidades estruturais para que a estimulação provocada pela luminosidade desencadeasse diversas reações moleculares que, por sua vez, produziriam uma proteína chamada fosfatase alcalina segregada (ALP), facilmente detectável. Então, colocaram as células humanas juntamente com uma luz LED em pequenas bolsas de plástico e as inseriram sob a pele de alguns camundongos.

Voluntários humanos que usavam uma touca coberta de eletrodos enquanto jogavam Minecraft ou meditavam geraram, respectivamente, moderadas ou grandes esferas eletromagnéticas, a partir da plataforma onde os animais estavam. Esse campo ativa o LED infravermelho do implante, que desencadeia a produção da ALP. Em seguida, a proteína se difunde, através das membranas do implante, na corrente sanguínea dos ratos.

Jogar Minecraft produziu níveis moderados da ALP no sangue dos camundongos. Já a meditação gerou altas quantidades da proteína. Em um terceiro tipo de controle mental, conhecido como biofeedback, os participantes observavam a luz, que podia ser vista através da pele dos animais, e aprenderam a ligar ou desligar a LED de maneira consciente, interrompendo ou favorecendo a produção da ALP.

“A combinação de uma interface neural direta com um interruptor optogenético parece uma ideia aparentemente simples”, diz o biólogo molecular Martin Fussenegger, do Instituto Federal Suíço de Tecnologia, em Zurique, principal autor do estudo. “Mas controlar genes dessa forma é algo completamente novo.” O dispositivo implantado comanda a ação optogenética sem a necessidade de alterar geneticamente as células do usuário. Fussenegger e seus colegas planejam desenvolver implantes terapêuticos capazes de favorecer a produção de substâncias químicas que ajudem a corrigir vários problemas: neurotransmissores para regular o humor e a ansiedade; analgésicos naturais contra a dor crônica ou aguda; fatores de coagulação do sangue para os hemofílicos, e assim por diante. Alguns pacientes poderiam se beneficiar de ter o controle consciente sobre a dosagem intravenosa em vez de confiar em sensores, principalmente nos casos de dor (exceto para a pessoa que sofre, é difícil saber quanto incomoda). Isso poderia ajudar também pessoas com a síndrome do encarceramento ou outras que, embora estejam conscientes, não conseguem se comunicar.

Esta matéria foi originalmente publicada na edição de junho de Mente e Cérebro 2015, que pode ser adquirida na Loja Segmento: http://bit.ly/1FqeWJ6

 

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