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Ciência
Segunda - 14 de Abril de 2003 às 16:44

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Um microprocessador que emprega produtos químicos em lugar de pulsos de eletricidade para estimular os neurônios acaba de ser criado. Ele pode abrir caminho a implantes que interagiriam com o nosso sistema nervoso de maneira muito mais sutil do que é possível no momento.

Enquanto os pulsos elétricos transmitem impulsos ao longo da cadeia de neurônios, as células se comunicam umas com as outras e com outras células, como por exemplo as dos músculos, por meio da liberação de mensageiros químicos. Esses neurotransmissores são liberados de um lado de uma junção de células, ou sinapse, e apanhados pelos receptores, do outro lado, deflagrando um novo pulso elétrico.

Essas sinapses têm tipicamente 50 nanômetros de extensão, e cada borbulha molecular contém apenas alguns poucos milhares de moléculas, o que torna a construção de uma sinapse artificial um imenso desafio. Mas Mark Peterman e Harvey Fishman, da Universidade Stanford, na Califórnia, estão perto de resolver os problemas. Os cientistas disseram, em uma conferência de biofísica realizada no Texas no começo do mês, que haviam criado quatro "sinapses artificiais" em um chip de silício de um centímetro quadrado.

Para as células na superfície do aparelho, a sinapse artificial é simplesmente um buraco no silício. Mas cada um desses buracos se abre para um duto gravado na camada plástica presente nas costas do chip, conectada em ambos os extremos a um reservatório de neurotransmissores. Quando se aplica um campo elétrico, o neurotransmissor é bombeado por meio do duto, e uma pequena porção dele é comprimida para fora do buraco. Com o diâmetro de cinco mil nanômetros, essas sinapses artificiais têm tamanho mais semelhante a uma célula inteira do que a uma sinapse real, mas mesmo assim os dois cientistas aperfeiçoaram o dispositivo de maneira que ele possa estimular apenas uma célula na camada acima do chip.

A ambição final dos dois é desenvolver próteses neurais -dispositivos implantados que possam interagir com o sistema nervoso humano. Aparelhos que usam estímulos elétricos já se tornaram comuns na medicina, como os implantes cocleares que restauram parcialmente a audição de deficientes auditivos.

Mas os pulsos elétricos estimulam as células nervosas de maneira indiscriminada. Neurotransmissores diferentes, em contraste, podem ter efeitos diferentes sobre uma dada célula. E mais, um único neurotransmissor só pode afetar uma célula de uma maneira, e uma outra célula de maneira diferente. Os neurotransmissores usados nas células da retina, por exemplo, ligam algumas células e desligam outras.

Isso significa que os aparelhos que usam neurotransmissores poderiam interagir com as células de maneiras mais sutis e mais precisas. O engenheiro biomédico Gerald Loeb, da Universidade do Sul da Califórnia, especula que aparelhos poderosos poderiam ser construídos por meio de uma combinação de estímulos químicos e elétricos em um mesmo implante.

Mas restam ainda alguns obstáculos formidáveis a serem superados. Com que densidade se pode agrupar sinapses nos casos em que cada qual precisa de seu duto próprio? Como impedir que esses dutos sejam obstruídos por um acúmulo de células imunológicas quando o aparelho for implantado. E com que freqüência seria necessário reabastecer o reservatório de neurotransmissores?

Em resposta a essa última pergunta, Peterman estima que um conjunto de mil sinapses artificiais acionadas mil vezes por segundo precisariam de apenas meio mililitro de fluido para funcionar por 250 anos. Mas os demais problemas podem se provar bem mais difíceis. "No entanto, estamos nos dias iniciais de nossa pesquisa", lembra Loeb.

Nesse meio tempo, a aplicação mais imediata da nova técnica que eles vêm desenvolvendo seria na pesquisa de tecidos corpóreos. Medicamentos poderiam ser conduzidos a uma célula determinada em uma amostra de tecido para determinar de que maneira o medicamento afetaria todo o sistema.


Por Jenny Hogan, da New Scientist




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