A Terapia com Laser de Baixa Intensidade (TLBI) pode ser utilizada para tratar dores agudas e crônicas. Entender as vias da dor e as interações de fótons com tecidos neurais possibilitará compreender melhor essas terapias. A nocicepção pode ser autocontrolada por analgésicos endógenos, opióides naturais que bloqueiam a liberação de neurotransmissores excitatórios e, portanto, fazem uma inibição sensorial total e inespecífica. Sabe-se que a TLBI pode estimular a liberação desses analgésicos endógenos e inibir temporariamente o transporte axonal em fibras de pequeno diâmetro. Conhecer a fluência luminosa no interior do tecido neural é essencial para avaliar as hipóteses descritas, no entanto, devido à complexidade dos tecidos biológicos, calcular (ou simular) as interações da luz com os tecidos é impraticável. Para superar esse problema, desenvolvemos experimentos para estimar a fluência de luz em aplicação transcraniana de laser e mapeamos as propriedades ópticas do encéfalo de rato. Foi possível diferenciar tecidos encefálicos por suas características de atenuação da intensidade luminosa e estimar a profundidade da penetração da luz que pode ser de mais de 20 mm. Encontramos redução da dor evocada por pressão, calor, frio ou inflamação após TLBI transcraniana em camundongos. Para esse estudo comportamental, desenvolvemos um equipamento para avaliar o limiar de dor por aplicação de pressão nos animais, que opera com melhor precisão que os instrumentos comerciais. Os mecanismos de fotoneuromodulação foram investigados por quantificação de Trifosfato de Adenosina (ATP), imunofluorescência e marcação com hematoxilina-eosina de tecidos encefálicos que foram visualizados por microscópio confocal. A iluminação transcraniana aumentou a produção de ATP e de Fosfatase ácida prostática (um analgésico endógeno) e reduziu a quantidade do neurotransmissor glutamato, responsável pela condução da informação nociceptiva. Por outro lado, não observamos alteração na concentração de tubulina, um dos constituintes do citoesqueleto, e a marcação com hematoxilina-eosina revelou que não houve dano ao tecido decorrente da iluminação. Os achados apresentados nesse estudo atestam a relevância e eficácia da fotoneuromodulação proveniente de iluminação transcraniana com laser de 808 nm para suprimir a nocicepção em camundongos. Esse estudo é pioneiro na elucidação dos mecanismos de ação da fotoneuromodulação da dor in vivo. / Low-level Light therapy (LLLT) can treat acute and chronic pain. Getting knowledge about the pain pathways and the photon-neuron interactions may contribute to a better understanding of this therapy. The nociception may be self-controlled by endogenous analgesics, natural opioids that block the release of excitatory neurotransmitters, and thus make a total and nonspecific sensory inhibition. It is known that LLLT can stimulate the release of these endogenous analgesics, so it temporarily inhibits axonal transport in small diameter fibers. The knowledge of light fluence through neural tissue is essential to test the discussed assumptions. However, due to the complexity of biological tissues, the calculation (or simulation) of light-tissue interactions is impractical. In order to overcome this problem, we developed an experimental setup to estimate the light fluence in a transcranial LLLT and to map the optical properties of rat brains. It was possible to differentiate cerebral tissues and to estimate the depth of light penetration, which is more than 20 mm. We found a decrease in pain evoked either by pressure, heat, cold or inflammation after transcranial LLLT in mice. For this animal behavioral study, we developed an equipment to assess the pain threshold with pressure stimulus, which operates with better precision than commercial instruments. The LLLT mechanisms were investigated by Adenosine triphosphate ATP quantification, immunofluorescence and haematoxylin and eosin staining of brain tissues which were imaged by confocal microscopy. The transcranial irradiation increased ATP and prostatic acid phosphatase (an endogenous analgesic) production and reduced the amount of glutamate, the neurotransmitter responsible for conducting nociceptive information. There was no change in the concentration of tubulin, a constituent of the cytoskeleton, and the haematoxylin and eosin staining revealed no tissue damage due to the irradiation. This study is pioneer in elucidating the mechanisms of in vivo photoneuromodulation of pain.

A Terapia com Laser de Baixa Intensidade (TLBI) pode ser utilizada para tratar dores agudas e crônicas. Entender as vias da dor e as interações de fótons com tecidos neurais possibilitará compreender melhor essas terapias. A nocicepção pode ser autocontrolada por analgésicos endógenos, opióides naturais que bloqueiam a liberação de neurotransmissores excitatórios e, portanto, fazem uma inibição sensorial total e inespecífica. Sabe-se que a TLBI pode estimular a liberação desses analgésicos endógenos e inibir temporariamente o transporte axonal em fibras de pequeno diâmetro. Conhecer a fluência luminosa no interior do tecido neural é essencial para avaliar as hipóteses descritas, no entanto, devido à complexidade dos tecidos biológicos, calcular (ou simular) as interações da luz com os tecidos é impraticável. Para superar esse problema, desenvolvemos experimentos para estimar a fluência de luz em aplicação transcraniana de laser e mapeamos as propriedades ópticas do encéfalo de rato. Foi possível diferenciar tecidos encefálicos por suas características de atenuação da intensidade luminosa e estimar a profundidade da penetração da luz que pode ser de mais de 20 mm. Encontramos redução da dor evocada por pressão, calor, frio ou inflamação após TLBI transcraniana em camundongos. Para esse estudo comportamental, desenvolvemos um equipamento para avaliar o limiar de dor por aplicação de pressão nos animais, que opera com melhor precisão que os instrumentos comerciais. Os mecanismos de fotoneuromodulação foram investigados por quantificação de Trifosfato de Adenosina (ATP), imunofluorescência e marcação com hematoxilina-eosina de tecidos encefálicos que foram visualizados por microscópio confocal. A iluminação transcraniana aumentou a produção de ATP e de Fosfatase ácida prostática (um analgésico endógeno) e reduziu a quantidade do neurotransmissor glutamato, responsável pela condução da informação nociceptiva. Por outro lado, não observamos alteração na concentração de tubulina, um dos constituintes do citoesqueleto, e a marcação com hematoxilina-eosina revelou que não houve dano ao tecido decorrente da iluminação. Os achados apresentados nesse estudo atestam a relevância e eficácia da fotoneuromodulação proveniente de iluminação transcraniana com laser de 808 nm para suprimir a nocicepção em camundongos. Esse estudo é pioneiro na elucidação dos mecanismos de ação da fotoneuromodulação da dor in vivo. / Low-level Light therapy (LLLT) can treat acute and chronic pain. Getting knowledge about the pain pathways and the photon-neuron interactions may contribute to a better understanding of this therapy. The nociception may be self-controlled by endogenous analgesics, natural opioids that block the release of excitatory neurotransmitters, and thus make a total and nonspecific sensory inhibition. It is known that LLLT can stimulate the release of these endogenous analgesics, so it temporarily inhibits axonal transport in small diameter fibers. The knowledge of light fluence through neural tissue is essential to test the discussed assumptions. However, due to the complexity of biological tissues, the calculation (or simulation) of light-tissue interactions is impractical. In order to overcome this problem, we developed an experimental setup to estimate the light fluence in a transcranial LLLT and to map the optical properties of rat brains. It was possible to differentiate cerebral tissues and to estimate the depth of light penetration, which is more than 20 mm. We found a decrease in pain evoked either by pressure, heat, cold or inflammation after transcranial LLLT in mice. For this animal behavioral study, we developed an equipment to assess the pain threshold with pressure stimulus, which operates with better precision than commercial instruments. The LLLT mechanisms were investigated by Adenosine triphosphate ATP quantification, immunofluorescence and haematoxylin and eosin staining of brain tissues which were imaged by confocal microscopy. The transcranial irradiation increased ATP and prostatic acid phosphatase (an endogenous analgesic) production and reduced the amount of glutamate, the neurotransmitter responsible for conducting nociceptive information. There was no change in the concentration of tubulin, a constituent of the cytoskeleton, and the haematoxylin and eosin staining revealed no tissue damage due to the irradiation. This study is pioneer in elucidating the mechanisms of in vivo photoneuromodulation of pain.