Cientista do IISc usa optogenética para estudar sensações de dor com luz
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Cientista do IISc usa optogenética para estudar sensações de dor com luz

O Dr. Arnab Barik, professor assistente do Centro de Neurociências no IISc Bengaluru, investiga uma questão fundamental sobre como o cérebro gera a sensação de dor. Suas pesquisas envolvem o uso de luz para controlar células nervosas específicas.

A tecnologia de optogenética tornou-se possível graças às descobertas de Karl Deisseroth, Peter Hägemann e Georg Nagel, que foram premiados com o Prêmio Nobel em 2026. Este método permite controlar células nervosas usando impulsos de luz.

As pesquisas começaram com uma pequena alga, onde Hägemann e Nagel descobriram a canalrodopsina — uma proteína sensível à luz presente na alga unicelular. Mais tarde, Deisseroth transformou essa descoberta em uma ferramenta para controlar neurônios por meio da luz.

Este alto grau de precisão permitiu aos cientistas fazer perguntas muito específicas ao cérebro: o que acontece quando um grupo específico de neurônios é ativado ou suprimido. Isso mudou radicalmente a abordagem ao estudo do cérebro.

Barik aplica esta tecnologia para estudar síndromes de dor. Sua equipe utiliza a optogenética para mapear e manipular circuitos cerebrais envolvidos no processo de percepção da dor, visto que a dor é formada tanto pelo trauma quanto pela forma como o cérebro a processa.

Em experimentos com camundongos, seu grupo modelou um circuito conectando partes do cérebro e da medula espinhal. Eles descobriram que o estresse pode alterar a atividade nesse circuito, influenciando assim a forma como o cérebro processa a dor.

O laboratório também estuda a dor crônica. Em um dos estudos, foi determinado por que o frio inofensivo pode se tornar doloroso após quimioterapia, identificando-se uma via cerebral ligada tanto à dor quanto ao seu impacto emocional.

Além disso, foi descoberta uma ligação inesperada entre estresse e coceira. Em 2026, a equipe de Barik identificou células cerebrais que são ativadas durante o estresse. A ativação dessas células diminuiu o desejo de coçar em camundongos, enquanto sua desativação restaurou esse comportamento.

Compreender os mecanismos da dor e da coceira é de grande importância, pois essas sensações protegem o organismo, mas podem causar graves distúrbios quando crônicas. O estudo dos circuitos cerebrais subjacentes pode ajudar os pesquisadores a desenvolver métodos de tratamento mais precisos para essas condições.

O Prêmio Nobel atraiu a atenção mundial para a optogenética. Atualmente, os pesquisadores estão estudando seu potencial fora do laboratório, incluindo formas de restaurar ou controlar a atividade neuronal disfuncional. Assim, a descoberta feita em um organismo microscópico ajudou a criar um método para controlar neurônios com luz, abrindo perspectivas para o uso da luz no tratamento de doenças cerebrais.

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Karl Deisseroth, Peter Hegemann e Georg Nagel foram agraciados com o Prêmio Nobel de Medicina de 2026 nesta segunda-feira, dia 5. O prêmio reconhece suas descobertas que culminaram no desenvolvimento da optogenética, uma metodologia que possibilita o controle de células nervosas através da utilização de luz.

Este método inovador permite aos cientistas examinar, em cérebros vivos, como circuitos neuronais específicos estão envolvidos em processos como memórias, emoções e padrões de comportamento. Além disso, essa descoberta abriu novos caminhos de investigação para o estudo de transtornos neurológicos e potenciais aplicações no campo médico.

A origem deste avanço remonta a uma questão simples: como a alga unicelular Chlamydomonas conseguia se mover em direção à fonte de luz? No começo dos anos 2000, Peter Hegemann e Georg Nagel identificaram a canalrodopsina na superfície desse organismo. Esta proteína tem a função de abrir um canal na membrana celular quando exposta à luz azul, o que gera uma alteração elétrica devido à entrada de íons.

A partir desse achado inicial, surgiu a possibilidade de aplicar esse mecanismo a outros tipos de células. Karl Deisseroth introduziu o gene responsável pela produção dessa proteína em neurônios de ratos. Ao serem iluminadas com luz azul, essas células começaram a emitir sinais nervosos. Este progresso foi documentado em 2005, e dois anos depois, Deisseroth comprovou que o mecanismo funcionava também no cérebro de camundongos vivos, dando origem ao nome optogenética.

Um ponto crucial desta técnica era o controle preciso. Enquanto métodos de estimulação elétrica tradicionais afetavam diversas células e estruturas simultaneamente, dificultando a determinação do papel individual de cada grupo de neurônios, a optogenética permitiu que os pesquisadores ativassem ou inibissem células específicas e observassem o impacto dessa intervenção.

A aplicação da optogenética expandiu significativamente as possibilidades de pesquisa em várias áreas. Conforme mencionado por Per Svenningsson, presidente do Comitê do Nobel de Fisiologia ou Medicina, a técnica oferece chances de mapear o cérebro de uma forma antes inimaginável.

Adicionalmente, a tecnologia está sendo empregada em estudos voltados para a restauração da visão em indivíduos com deficiências visuais.

Deisseroth é professor de Bioengenharia e de Psiquiatria e Ciências do Comportamento na Universidade Stanford e trabalha no Howard Hughes Medical Institute, localizado nos Estados Unidos. Hegemann ocupa o cargo de professor sênior de Neurociência na Universidade Humboldt de Berlim, enquanto Nagel é professor de Fisiologia Molecular de Plantas e Biofísica na Universidade de Würzburg, ambas situadas na Alemanha.

Os três laureados dividirão a quantia de 12 milhões de coroas suecas, equivalente a aproximadamente R$ 6,2 milhões, além de receberem um diploma e uma medalha.

Este reconhecimento finaliza anos de investigação que tiveram início com o estudo do comportamento de uma pequena alga e resultaram na criação de um novo modo de analisar o funcionamento cerebral. Para Juleen Zierath, membro do Instituto Karolinska, o reconhecimento científico pode demorar; ela afirmou que, na maioria das vezes, são necessários muitos anos para que a comunidade científica reconheça uma descoberta digna de um Prêmio Nobel.

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