Microscópio multiplica por 15 velocidade de captação e revela segredos do cérebro

Um dos limites mais desafiadores da neurociência foi rompido com a tecnologia desenvolvida pelos pesquisadores do Janelia Research Campus, do Instituto Médico Howard Hughes (HHMI, na sigla em inglês). Eles criaram um microscópio eletrônico capaz de captar imagens 15 vezes mais rápido do que os mais avançados equipamentos do mundo. O resultado foi publicado na prestigiosa revista científica Nature Methods em 29 de julho. Sua importância para o futuro da pesquisa médica aponta ao entendimento do funcionamento das sinapses cerebrais – isso porque o microscópio é capaz de reunir dados com rapidez suficiente para registrar os picos de voltagem dos neurônios, e a atividade elétrica do cérebro indica a liberação de elementos químicos que funcionam como mensageiros.

“O conhecimento sobre o cérebro humano é uma das fronteiras mais desafiadoras da ciência, mas também uma das que podem trazer mais potencial de transformação para a vida de cada um e para a sociedade”, diz Arie Halpern, especialista em tecnologias disruptivas. “Os avanços nessa área tão complexa dependem das inovações oferecidas pelos laboratórios de ponta, como ocorre neste caso”, completa.

O Instituto Médico Howard Hughes ou (Howard Hughes Medical Institute, em inglês) fica no estado norte-americano de Maryland. É uma organização sem fins lucrativos que realiza pesquisas médicas, fundada pelo médico americano Howard Hughes em 1953. O HHMI é uma das maiores empresas privadas de pesquisas biológicas e médicas nos Estados Unidos, com um orçamento de US$ 1 bilhão por ano apenas para pesquisa, ele é a segunda instituição filantrópica mais rica dos Estados Unidos.

Os caminhos da inovação

A técnica descrita consiste em levantar o conhecimento sobre uma amostra por meio da varredura combinada de um feixe de laser e da absorção dos dois fótons pelos sensores do microscópio, técnica que já é conhecida desde os anos 1990. A diferença é que agora os cientistas conseguiram compactar a mesma informação em menos medições. O nome desse procedimento é Microscopia de Projeção Angular de Linha Digitalizada (SLAP, na sigla em inglês). O sistema compacta vários pixels em uma única medida e digitaliza apenas aqueles em áreas de interesse, graças a um dispositivo que pode controlar quais partes da imagem são iluminadas. Uma imagem de alta resolução da amostra, capturada antes da criação da imagem de dois fótons, guia o escopo e permite que os cientistas descomprimam os dados para criar vídeos detalhados.

O teste foi feito com a observação de padrões de liberação de neurotransmissores nos neurônios de camundongos. Os pesquisadores rastrearam padrões de atividade neural migrando através do córtex do animal enquanto um objeto se movia através de seu campo visual. Até então havia sido impossível capturar as sinapses em tecidos tão extensos de animais vivos, mas apenas em áreas pontuais. As interações neurais ocorrem em milissegundos e na microscopia clássica de dois fótons cada medição leva alguns nanossegundos: assim não havia tempo para preencher os pixels de imagem dos quadros que compõem um vídeo. Com o equipamento do HHMI, é possível monitorar centenas de sinapses simultaneamente em grandes áreas de tecido vivo, o que representa um salto na técnica de imagem do cérebro, e assim os neurocientistas poderão avançar sobre uma série de questões que permanecem em aberto.   

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