Los recientes avances científicos están proporcionando los medios para estimular o inhibir determinados tipos de neuronas en regiones específicas del encéfalo.
Hay muchas células de diferentes seres vivos (incluidas moneras y protoctistas) que poseen unas proteínas fotosensibles, que delimitan canales iónicos y se localizan en las membranas celulares.
Una de ellas es la ChR2, también llamada Rodopsina-canal-2, que se encuentra en las algas verdes y a través de esta proteína canal pueden pasar los iones Na+, K+ y Ca+2. Esta proteína es sensible a la luz en la medida que cuando impacta luz azul sobre ella el canal se abre y se produce la entrada de iones de sodio y de calcio y, como resultado, se despolariza la membrana.
De manera similar hay otra proteína, la NpHR o Natronomonas pharaonis halorhodopsin, que controla el paso de iones cloro, de forma que cuando es estimulada por luz amarilla se abre el canal correspondiente y se produce una entrada de Cl- que, consecuentemente, hiperpolariza la membrana.
Estas proteínas existen porque, evidentemente, son el resultado de la expresión de unos genes. Pues bien, utilizando la ingeniería genética es posible introducir, a través de virus inofensivos, los genes de ambas proteínas en determinadas neuronas y conseguir que se expresen. Así, se ha podido expresar ChR2 en diferentes clases de neuronas.
Ahora bien, la actividad de las proteínas, la apertura de los canales, necesita de la luz y ¿cómo se hace llegar la luz a las neuronas cerebrales? No se trata sólo de que se expresen genes en neuronas concretas, sino que se manifieste su actividad cuando sobre esas células impacta la luz. Esto se hace agujereando el cráneo y adhiriéndole diodos emisores de luz. Si las neuronas no son tan superficiales sino que se encuentran en partes profundas del encéfalo, se pueden implantar fibras ópticas mediante cirugía estereotáxica, como se implantan electrodos; la luz después se transmite mediante dichas fibras.
Por ejemplo, se han introducido genes de ChR2 en unas neuronas como las células ganglionares de la retina de ratones que carecían de conos y bastones y que, por lo tanto, eran ciegos. Las células ganglionares llevan los impulsos nerviosos por el nervio óptico al tálamo (al núcleo geniculado lateral) y de ahí, por otras neuronas, a la corteza visual. En estos experimentos, cuando se estimulaba la retina con luz azul se observaba actividad en la corteza visual, lo que implicaba que las células ganglionares habían expresado el gen de ChR2.
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