Archivo de la categoría: Medicina

Investigadores crean un dispositivo para controlar neuronas de manera inalámbrica

Los científicos han utilizado materiales blandos en la construcción de un implante de cerebro que tiene un décimo del espesor de un cabello humano y que puede controlar neuronas de forma inalámbrica, encendiendo luces e inyectando drogas

Los científicos han demostrado en un estudio que pueden determinar por control inalámbrico la dirección de avance de un ratón con sólo pulsar un botón. Investigadores de la Escuela de Medicina de la Universidad de Washington en St. Louis y la Universidad de Illinois en Urbana-Champaign, crearon un implante de tejido de nueva generación con control inalámbrico que permite a los neurocientíficos inyectar drogas y encender luces en las neuronas profundas en los cerebros de los ratones. El revolucionario dispositivo es descrito en línea en la revista Cell. Su desarrollo fue parcialmente financiado por los Institutos Nacionales de Salud de EEUU.

«Esto abre un mundo de posibilidades para los científicos que estudian los circuitos cerebrales funcionando en un entorno más natural», dice Michael R. Bruchas, Ph.D., profesor asociado de anestesiología y neurobiología en la Escuela de Medicina de la Universidad de Washington y autor principal del estudio.

El laboratorio Bruchas estudia circuitos que controlan una variedad de trastornos, incluyendo el estrés, la depresión, la adicción y dolor. Por lo general, los científicos que estudian estos circuitos tienen que elegir entre inyectar drogas a través de relativamente voluminosos tubos de metal, y aplicar luz a través de cables de fibra óptica. Ambas opciones requieren cirugía que puede dañar partes del cerebro, e introducir condiciones experimentales que dificultan los movimientos naturales de los animales.

Para abordar estas cuestiones, Jae-Woong Jeong, Ph.D., bioingeniero antes en la Universidad de Illinois en Urbana-Champaign, trabajó con Jordan G. McCall, Ph.D., un estudiante graduado en el laboratorio Bruchas, para construir un implante optofluídico controlable a distancia. El dispositivo está hecho de materiales blandos que tienen una décima parte del diámetro de un cabello humano y pueden entregar simultáneamente medicamentos y luces.

«Utilizamos poderosas estrategias de nano-fabricación para crear un implante que nos permite penetrar en el interior del cerebro con daños mínimos», dijo John A. Rogers, Ph.D., profesor de ciencia de los materiales e ingeniería de la Universidad de Illinois en Urbana-Champaign y autor principal. «Los dispositivos ultraminiaturizados como éste tienen un enorme potencial para la ciencia y la medicina.»

Con un espesor de 80 micrómetros y un ancho de 500 micrómetros, el implante optofluídico es más delgado que los tubos de metal, o cánulas, que los científicos utilizan típicamente para inyectar drogas. Cuando los científicos compararon el implante con una cánula típica encontraron que el implante daña y desplaza mucho menos tejido cerebral.

Los científicos probaron la capacidad de suministro de fármaco del dispositivo colocándolo quirúrgicamente en el cerebro de ratones. En algunos experimentos, demostraron que podían mapear los circuitos con precisión usando el implante para inyectar virus que marcar las células con colorantes genéticos. En otros experimentos, hicieron que los ratones caminen en círculos por medio de la inyección de un fármaco que imita la morfina en el área ventral tegmental (VTA), una región que controla la motivación y la adicción.

Los investigadores también probaron la capacidad combinanda del dispositivo de aplicar luz y medicamentos al hacer que ratones que tenían neuronas VTA sensibles a la luz se quedaran a un lado de una jaula comandando el implante para aplicar pulsos láser sobre las células. Los ratones perdieron esa preferencia cuando los científicos hicieron que el dispositivo inyectase simultáneamente un fármaco que bloquea la comunicación neuronal. En todos los experimentos, los ratones estaban a cerca de un metro de distancia de la antena de comandos.

«Este es el tipo de desarrollo revolucionario de herramientas que necesitan los neurocientíficos para mapear la actividad del circuito cerebral», dijo James Gnadt, Ph.D., director del programa en el Instituto Nacional de Trastornos Neurológicos del NIH y Accidentes Cerebrovasculares (NINDS). «Está en consonancia con los objetivos de la Iniciativa BRAIN de NIH.»

Los investigadores fabricaron el implante utilizando técnicas de fabricación de chips semiconductores de computadora. Tiene espacio para hasta cuatro medicamentos y tiene cuatro diodos emisores de luz inorgánicos a microescala. Se les instaló un material expandible en la parte inferior de los depósitos de fármaco para controlar la aplicación. Cuando se eleva la temperatura en un calentador eléctrico debajo del depósito, la parte inferior se expande rápidamente y empuja el fármaco hacia el cerebro.

«Probamos al menos 30 prototipos diferentes antes de que uno finalmente funcionara», dijo el Dr. McCall.

 

 

«Esto fue un verdadero esfuerzo interdisciplinario», dijo el Dr. Jeong, quien ahora es profesor asistente de ingeniería eléctrica, computación y energía en la Universidad de Colorado en Boulder. «Tratamos de diseñar el implante para satisfacer algunas de las mayores necesidades insatisfechas de las neurociencias».

En el estudio, los científicos proporcionan instrucciones detalladas para la fabricación del implante.

«Una herramienta sólo es buena si se usa,» dijo el Dr. Bruchas. «Creemos que un enfoque de la neurociencia en un proceso abierto, con fondos aportados grupalmente (crowdsourcing), es una gran manera de llegar a entender la circuitería de un cerebro normal y saludable.»

Fuente: Eurekalert, Scicasts y otros sitios. Aportado por Eduardo J. Carletti

Más información:

Los ácaros microscópicos que viven en nuestra cara

No los puedes ver, pero están ahí. Son ácaros microscópicos, criaturas de ocho patas semejantes a arañas que seguramente pasan toda su vida en nuestras caras. Allí comen, se aparean y, finalmente, mueren. Pero antes de que salgas a comprar un jabón facial extrafuerte para eliminarlos deberías saber que estos huéspedes probablemente no representan un problema serio y hasta podrían ser totalmente inofensivos

Son tan comunes que podrían revelar nuestra historia evolutiva con incomparable detalle.

Hay dos especies de ácaros que se alojan en tu rostro: el Demodex folliculorum y el Demodex brevis. Ambos son artrópodos, el grupo que incluye animales de piernas articuladas como insectos y cangrejos. Al ser ácaros, sus parientes más cercanos son las arañas y garrapatas.


Este minúsculo animalito está muy a gusto en tu rostro…

Los Demodex tienen ocho patas cortas y rechonchas cerca de su cabeza. Su cuerpo es alargado como una lombriz. Bajo el microscopio, pareciera que estuvieran nadando sobre aceite sin desplazarse muy rápido, ni llegar lejos.


La cabeza y las patas de los ácaros del rostro

El D. folliculurom vive en los poros y los folículos de tus pelos, mientras que el D. brevis prefiere asentarse en tus grasosas glándulas sebáceas. En comparación con otras partes del cuerpo, tu rostro tiene poros más grandes y numerosas glándulas sebáceas, lo que puede explicar por qué los ácaros suelen vivir ahí, aunque también se les encuentra en otros lugares como genitales y pechos.

Residentes antiguos

Todos los tenemos y, probablemente, en grandes cantidades

Los científicos han sabido, desde hace tiempo, que los humanos tienen ácaros en la cara. En 1842 en Francia se encontraron D. folliculorum en cerilla humana.

En un estudio de 2014, Megan Thoemmes de la Universidad State en Raleigh, EE.UU., y sus colegas, encontraron que, como en investigaciones anteriores, cerca del 14% de las personas tienen ácaros visibles. Sin embargo, también descubrieron ADN de Demodex en los rostros de todas las personas que examinaron. Esto indica que todos los tenemos y, probablemente, en grandes cantidades. «Es difícil especular pero una población baja podría ser de cientos», dice Thoemmes. «Una alta, de miles». O, para ponerlo de otra forma, quizás tengas dos ácaros por pestaña.

Misteriosos inquilinos

Sin embargo, no está claro qué obtienen de nosotros. Ni siquiera sabemos con certeza de qué se alimentan.

Parece que salen de noche para aparearse y luego vuelven a sus poros.
Megan Thoemmes, investigadora

«Alguna personas creen que se comen las bacterias en la piel», señala Thoemmes. «Otras piensan que comen las células muertas de la piel o la grasa de las glándulas sebáceas». En la actualidad, Thoemmes y sus colegas estudian los microorganismos que viven en las tripas de los ácaros. Eso podría ayudar a determinar su dieta.

Tampoco sabemos muchos sobre sus características reproductivas. Otras especies de ácaros practican desde el incesto hasta el canibalismo sexual, el matricidio y el fratricidio. Sin embargo, los Demodex tendrían un comportamiento un poco menos extremo. «Nunca han sido conocidos por comerse entre sí», indica Thoemmes». «Parece que salen de noche para aparearse y luego vuelven a sus poros».

Lo que sí se sabe con certeza es que colocan sus huevos alrededor del poro donde viven. «Sus huevos son bastante grandes, de un tercio a la mitad del tamaño de su cuerpo», destaca Thoemmes. «Probablemente depositan uno a la vez, ya que no me puedo imaginar que les pueden caber más». «Grabamos a un Demodex poniendo un huevo», agrega.

¿Dañinos?

Y hablando de objetos que los Demodex necesitan expulsar de sus cuerpos, estos ácaros no tienen ano, pero de todos modos tienen que defecar. Así que esos desechos se van guardando hasta su muerte cuando explotan, degradándose en tu cara. Eso puede sonar horrible pero, sorprendentemente, parece que los ácaros no son dañinos.

«Si tuviésemos una fuerte respuesta negativa, estaríamos viéndola en una mayor cantidad de personas», dice Thoemmes. Lo que sí se ha relacionado con los ácaros es un problema en la piel llamado rosácea, que afecta principalmente a la cara. Comienza con un enrojecimiento antes de avanzar a una irritación permanente, manchas y una sensación de ardor o escozor.

Los estudios han mostrado que quienes la sufren tienden a tener más ácaros Demodex. En vez de uno o dos por centímetro cuadrado de piel, el número aumenta de 10 a 20. «Están involucrados en la rosácea, pero no la provocan», aclara Kevin Kavanagh de la Universidad Maynooth en Irlanda.


Un folículo piloso, con su Demodex follicorum

En un estudio publicado en 2012, Kavanagh concluyó que la raíz del problema radica en los cambios en la piel de las personas debido, por ejemplo, al envejecimiento o por la exposición al clima. Eso altera el sebo, la substancia grasosa producida por las glándulas sebáceas que ayuda a mantener nuestra piel húmeda. Se cree que los Demodex comen el sebo y esa transformación puede causar un boom poblacional. «Se causa una irritación en la cara simplemente porque hay tantos ácaros», apunta Kavanagh.


Así se ve el ácaro desde muy cerca, a través de un microscopio electrónico de barrido

Los Demodex necesitan expulsar de sus cuerpos, estos ácaros no tienen ano, pero de todos modos tienen que defecar. Así que esos desechos se van guardando hasta su muerte cuando explotan, degradándose en tu cara

Parece que también hay un vínculo entre los síntomas de rosácea y la gran descarga de desechos que ocurre cuando muere un ácaro. «Contiene muchas bacterias y toxinas que causan irritación e inflamación», señala Kavanagh. También puede haber un vínculo con el sistema inmunológico, que normalmente nos protege contra las infecciones. Thoemmes dice que los ácaros se han encontrados con particular abundancia en personas con deficiencias inmunológicas, como el SIDA o el cáncer. «Creo que los ácaros crecen rápidamente porque tienes una respuesta inmunológica a otra cosa», señala Thoemmes. «La rosácea es otra respuesta para eso».

Aún no está claro el tipo de relación que tenemos con nuestros ácaros Demodex, pero no hay duda de que no son parásitos. La relación incluso podría ser comensal. Es decir, que sí se llevan algo de nosotros pero sin que, normalmente, eso cause un daño. Para la mayoría de la gente resultan inofensivos. Y hasta podrían traer beneficios. Por ejemplo, para limpiar la piel muerta de nuestros rostros o comer bacterias dañinas de la piel.

Compañeros de viaje

Aunque hay terapias que matan a los Demodex, no los podemos eliminar para siempre. Vuelven después de seis semanas, sostiene Kavanagh. «Los recogemos de otras personas con las que estamos en contacto, de las sábanas, almohadas, tallas. Hay pruebas fehacientes de que nos los transmitimos entre nosotros». Thoemmes especula que han estado con nosotros «desde que evolucionamos de nuestros ancestros homínidos». Eso significaría que los hemos estado llevando durante 20.000 años.


Estas criaturas microscópicas, aquí vistas en saliendo de los folículos pilosos, son parte del hervidero que microorganismos que conforman el 90% de nuestras células

Quizás los hemos recogido de otros animales. El D. brevis es particularmente semejante a una especie que vive en los perros. Estudiar sus genes también podría decirnos cómo nuestros ancestros migraron o revelar qué poblaciones modernas están más estrechamente relacionadas entre sí. También investigar cómo fue nuestra evolución. Si nos han acompañado tanto tiempo, es posible que hayan generado cambios en nuestros sistemas inmunológicos.

 

 

«Con toda seguridad tienen un efecto sobre nosotros como nosotros sobre ellos», sostiene Thoemmes. «Podríamos tener respuestas inmunitarias para ellos que podrían tener un efecto sobre nuestra salud y sistemas inmunitarios».

Por ahora todo es especulación. En todo caso la historia de los Demodex es un recordatorio de que albergamos una multitud de especies. Algunos, como piojos y pulgas, saltan a bordo ocasionalmente. Otros, como los Demodex y los microorganismos en nuestros intestinos están con nosotros toda la vida. Lo cierto es que poseemos un hervidero de microorganismos que conforman el 90% de nuestras células. Y en todo esto hay una simple lección. Tú no eres simplemente tú. Eres una comunidad andante, un entero ecosistema dentro de un cuerpo.

Fuente: BBC Earth. Aportado por Eduardo J. Carletti

Más información:

Las amebas come cerebro matan poniendo a su propio cuerpo en contra de usted

No sea demasiado duro con ellas. Las amebas que se deslizan furtivamente hacia nuestros cerebros y se alimentan de nuestra materia gris no son bienvenidas, pero lo realmente letal es cómo nuestro sistema inmunológico reacciona a eso. Aclarar esta historia podría ayudarnos a lidiar mejor con ellas

Las amebas comecerebro (Naegleria fowleri) se encuentran en las piscinas de agua dulce caliente de todo el mundo, y se alimentan de bacterias. Si alguien nada en una de estas piscinas y se le mete agua en la nariz, las amebas se dirigen al cerebro en busca de comida. Una vez allí, comienzan a destruir el tejido al ingerir las células y la liberar proteínas que hacen que otras células se desintegren.

El sistema inmunitario lanza un contraataque inundando el cerebro con células inmunológicas, que causan inflamación e hinchazón. Rara vez funciona: de las 132 personas que se sabe han sido infectadas en los EE.UU. desde 1962, sólo tres sobrevivieron.

Las infecciones por amebas comecerebro son más comunes en otros lugares. «En Pakistán, tenemos algo así como 20 muertes al año», dice Abdul Mannan Baig en la Universidad Aga Khan en Karachi.

No existe un tratamiento estándar. Los médicos en los EE.UU. han comenzado a probar de tratar de matar a las amebas con miltefosina, un fármaco conocido para enfrentar el parásito de la leishmaniasis. Mannan piensa que deberían adoptar un método diferente, ya que la respuesta inmunitaria puede ser más perjudicial que la propia ameba.

Sobrecarga inmunitaria

El problema es que las enzimas liberadas por las células del sistema inmunitario también pueden llegar a destruir el tejido cerebral. Y, con el tiempo, la hinchazón provocada por el sistema inmunitario aplasta el tronco cerebral, cerrando fatalmente la comunicación entre el cuerpo y el cerebro.

Para comprobar su teoría, Mannan y sus colegas compararon cómo les fue a las células cerebrales en un recipiente de cultivo en la lucha contra la ameba con o sin la ayuda de las células de sistema inmunitario. Encontraron que cuando la respuesta inmunológica estaba ausente, las células del cerebro sobrevivían aproximadamente 8 horas más.

A la luz de esto, Mannan propone que las personas infectadas por la ameba primero sean tratadas con medicamentos que amortiguen el sistema inmunológico, antes de aplicar medicamentos que atacan el parásito.

Jennifer Cope, del Centro para el Control y Prevención de Enfermedades en Atlanta, Georgia, piensa que la idea es buena. «Vale la pena probar, pero es muy difícil hacerlo debido a que la infección es tan rara», dice ella.

Un clima más cálido podría cambiar eso, sin embargo. Aunque las tasas de infección no han aumentado significativamente desde la ameba fue descrita por primera vez hace 60 años, están empezando a surgir casos en lugares inesperados, como el norte del estado de Minnesota. «En los EE.UU. hemos tenido nuestro primer caso vinculado al agua potable», dice Cope. «Tenemos que realizar un seguimiento de estos casos y mantener el ojo sobre ellos.»

 

 

Mientras tanto, Mannan dice que la ameba comecerebros merece un cambio de nombre. Sugiere «ameba atacacerebro por la nariz» o «ameba olfatoencefálica». «No brota de la lengua con tanta facilidad», dijo Cope.

Referencia de publicación: Acta Tropica, doi.org/4g4

Fuente: New Scientist. Aportado por Eduardo J. Carletti

Más información: