Des chercheurs de l'Université de Rochester ont démontré une méthode non invasive utilisant le BL-OG, ou optogénétique bioluminescente, qui exploite la lumière pour activer les neurones du cerveau. La capacité de réguler l'activation cérébrale pourrait transformer les procédures invasives telles que la stimulation cérébrale profonde utilisée pour traiter la maladie de Parkinson et d'autres affections neurologiques.
L'avantage de cette nouvelle technique est qu'elle peut créer une activation cérébrale sans utiliser de dispositif implanté dans le cerveau pour fournir de la lumière physique, selon Manuel Gomez-Ramirez, professeur adjoint de sciences du cerveau et des sciences cognitives et de l'Institut Del Monte de l'Université. pour les neurosciences et l'auteur principal de l'étude, qui paraît dans la revue NeuroImage (insérer le lien lorsqu'il est disponible).
« BL-OG est une méthode idéale pour démanteler de manière non invasive les circuits neuronaux du cerveau », déclare Emily Murphy, première auteure de l'étude et directrice du Haptics Lab dirigé par Gomez-Ramirez. « Il y a encore tellement de choses à apprendre sur la structure et la fonction de zones cérébrales distinctes et de types de cellules neuronales qui nous aideront à comprendre le fonctionnement d'un cerveau sain. »
Comment allumer une lumière sans interrupteur
Pour allumer la lumière dans le cerveau, les chercheurs ont besoin de quelques outils. La première est l’optogénétique, une technique de recherche établie qui utilise la lumière pour activer ou inactiver les cellules du cerveau. L’outil suivant est la bioluminescence, la même réaction chimique qui donne à une luciole son éclat, qui fournit la lumière dont l’optogénétique a besoin pour fonctionner.
La combinaison de ces outils crée le matériel nécessaire pour BL-OG. Mais pour fonctionner, BL-OG a encore besoin de quelque chose pour « allumer » la lumière. La luciférine, une substance organique, combinée à la bioluminescence, crée une lumière qui active l'optogénétique et module la réponse cellulaire dans le cerveau sans incision. Des travaux antérieurs de Gomez-Ramirez ont montré que la luciférine chimique est inoffensive pour l'organisme.
Les chercheurs du Haptics Lab ont testé cette combinaison. Ils ont placé BL-OG dans une région cérébrale prédéterminée chez la souris. Ils ont ensuite injecté de la luciférine dans une veine de la queue de l'animal pour activer les cellules ciblées du cerveau. Ils ont découvert que les effets du BL-OG se produisaient rapidement dans le cerveau, mais que ces effets pouvaient être contrôlés en augmentant la dose de luciférine chez l'animal.
Optogénétique bioluminescente « mise au point »
L’avantage de cette technique est que nous pouvons créer une activation cérébrale sans câble. Il y a moins de risques d’infection et d’autres problèmes car il s’agit d’une méthode non invasive. Si nous voulons standardiser cette technique en laboratoire, et potentiellement en clinique, il est essentiel de cartographier tous les paramètres importants autour de son utilisation. Ces dernières découvertes nous permettent maintenant de travailler à affiner les effets souhaités du BL-OG en fonction des besoins et des exigences. »
Manuel Gomez-Ramirez, professeur adjoint de sciences du cerveau et cognitives, Del Monte Institute for Neuroscience du centre médical de l'Université de Rochester
Les chercheurs ont également pu suivre les effets de neuromodulation du BL-OG grâce à l’activité bioluminescente, une autre caractéristique potentielle de cette méthode qui pourrait fournir un aperçu du fonctionnement du cerveau.
La Fondation Alfred P. Sloan a soutenu cette recherche.
