Nova tecnologia de chip neural óptico revela dinâmica inesperada da dopamina #ÚltimasNotícias

DGIST (Presidente Lee Kunwoo) Departamento de Ciências Cerebrais Professor Lee Kwang e sua equipe descobriram uma nova correlação entre a sinalização neural no cérebro e a sinalização de dopamina no estriado. O cérebro humano requer processamento rápido de sinais neurais em um curto período de menos de um segundo. A dopamina é conhecida por ter o efeito mais forte nos sinais neurais cerebrais, mas a recém-desenvolvida “tecnologia de monitoramento de múltiplos sinais cerebrais baseada em chip neural óptico” da equipe de pesquisa mostra que as mudanças nos sinais de dopamina dentro da faixa fisiológica não afetam o processamento de sinais neurais cerebrais.

A dopamina é um neuromodulador químico que desempenha um papel essencial no aprendizado, movimento, motivação e tomada de decisão. Ela tem sido associada a uma série de doenças, incluindo doença de Parkinson, dependência e depressão. Para analisar a relevância da sinalização da dopamina para o processamento de sinais neurais cerebrais e doenças relacionadas, o professor Lee Kwang do DGIST e sua equipe desenvolveram uma “tecnologia de monitoramento de múltiplos sinais cerebrais baseada em chip neural óptico” com a equipe do professor Masmanidis na UCLA. A tecnologia pode registrar simultaneamente sinais neurais cerebrais elétricos e químicos, e confirmou que a sinalização da dopamina no estriado artificialmente manipulado induz potencial de ação^[1] mudanças nos neurônios. As descobertas foram validadas por meio de aprendizado de máquina.

A equipe usou optogenética para observar simultaneamente a dopamina e a atividade neural no “estriado ventral” enquanto controlava a atividade dos neurônios da dopamina. Primeiro, quando a dopamina não foi liberada durante o processamento do sinal neural no cérebro, nenhuma anormalidade foi encontrada na atividade dos neurônios, e quando a dopamina foi liberada dentro da faixa fisiológica normal (por exemplo, durante a ingestão de alimentos), apenas pequenas ou inconsistentes mudanças na atividade dos neurônios foram observadas. No entanto, quando a dopamina foi liberada artificialmente em mais de cinco vezes a faixa fisiológica normal, um efeito significativo no processamento do sinal neural no cérebro foi observado. Isso sugere que outros fatores podem ser mais importantes do que a sinalização da dopamina no cérebro para certos processos de sinalização neural, ao contrário das teorias atuais.

Este estudo demonstra pela primeira vez que os sinais de dopamina de recompensas alimentares desempenham um papel menor na rápida modelagem da atividade neural no estriado. Isso sugere que em uma escala de tempo de subsegundos, a atividade neural no estriado pode ser influenciada por outras entradas neurais externas em vez da dopamina. Conduziremos estudos de acompanhamento para iluminar a fisiologia sofisticada da dopamina em relação ao tempo, incluindo sua contribuição a longo prazo.”

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Lee Kwang, Professor, DGIST

Os resultados foram publicados online em Neurociência da Natureza em julho.