Chaque mouvement dans le corps humain, de lever nos bras à nos battements de cœur, est régulé d'une manière ou d'une autre par les signaux de notre cerveau. Jusque récemment, les scientifiques ont souvent suivi et compris cette communication cerveau-corps seulement après coup, un peu comme écouter un message vocal au lieu d'être en communication.

Mais les chercheurs de Northeastern ont développé un nouveau type de nanocapteur qui permet aux scientifiques d'imager la communication entre le cerveau et le corps en temps réel. Ils peuvent désormais écouter l'appel.

Heather Clark, professeur de bio-ingénierie et de chimie à Northeastern, et James Monaghan, professeur agrégé de biologie, avec des collègues de Northeastern et des chercheurs de l'Université de Californie, San Francisco, développé un nanocapteur à base d'ADN qui détecte un neurotransmetteur spécifique, acétylcholine, tel qu'il est libéré et capté par les cellules cibles des animaux vivants. Ils ont publié leurs découvertes dans la revue Actes de l'Académie nationale des sciences ce mois-ci.

"C'est critique, en termes de compréhension de la relation entre le cerveau et le corps, pour comprendre quand les nerfs communiquent - quand ils envoient des signaux pour dire au rythme cardiaque d'accélérer ou de ralentir, par exemple, " dit Monaghan.

Comprendre cette communication est particulièrement important en cas de panne. Les maladies telles que la maladie de Parkinson sont le résultat de la dégénérescence des cellules nerveuses et de la rupture de la communication entre le cerveau et le corps.

Un domaine de la médecine en plein essor connu sous le nom de médecine bioélectronique cherche à utiliser une stimulation nerveuse hautement spécifique pour traiter les maladies neurologiques. Afin de cibler précisément les nerfs, les scientifiques doivent savoir comment ils réagissent en temps réel et dans les organismes vivants. Le nanocapteur de Clark et Monaghan représente un pas dans cette direction.

« Si vous utilisez la stimulation nerveuse comme médicament, vous avez besoin d'une lecture de la quantité de stimulus que vous avez fournie, " dit Monaghan. " Dr. La chimie et l'innovation de Clark dans ce domaine du développement de capteurs fourniraient cette lecture pour le neurotransmetteur acétylcholine. »

Le nanocapteur est constitué d'un composant fluorescent qui brille en présence d'acétylcholine et peut être observé chez des souris vivantes, en temps réel. C'est un peu comme voir le téléphone portable de quelqu'un s'allumer pour un appel téléphonique, mais au niveau moléculaire.

Les outils existants tels que les microélectrodes et la microdialyse permettent aux scientifiques de détecter l'acétylcholine dans le système nerveux central mais sont insuffisants lorsqu'il s'agit du système nerveux périphérique, qui est tout en dehors du cerveau et de la moelle épinière.

Clark, Monaghan, et leurs collègues ont utilisé de puissants microscopes logés à Northeastern, pour regarder les marqueurs fluorescents s'allumer lorsque le neurotransmetteur était activé dans leurs expériences.

Le développement de ce nanocapteur n'est qu'un début, bien que, et les chercheurs espèrent créer des capteurs encore plus robustes à l'avenir.

Clark et Monaghan s'attendent également à ce que les outils d'imagerie sophistiqués qu'ils ont utilisés pour développer ce nanocapteur soient utilisés par d'autres scientifiques à Northeastern et au-delà. Ils dirigent l'Institut d'imagerie chimique du vivant, une nouvelle organisation à l'université dans laquelle les chercheurs peuvent profiter de cinq microscopes à la fine pointe de la technologie situés dans le Complexe interdisciplinaire des sciences et du génie.

"Il s'agit d'un ensemble d'outils que les chercheurs peuvent utiliser pour répondre à des questions fondamentales sur la signalisation biochimique dans le corps, " dit Clark. " En tant que scientifique, J'aime développer de nouveaux outils et favoriser le type de recherche interdisciplinaire qui pourrait avoir un réel impact dans le monde."