Apagar regiones cerebrales específicas en un animal de laboratorio es un tipo importante de experimento utilizado para comprender mejor cómo funciona el cerebro. Un estudio publicado en Métodos de la naturaleza por investigadores con sede en Singapur identificaron inhibidores efectivos de la actividad cerebral en el importante modelo animal Drosophila melanogaster , la mosca del vinagre común. Estas nuevas herramientas están permitiendo a los investigadores comprender mejor la relación entre los circuitos neuronales y el comportamiento, expandiendo nuestro conocimiento del cerebro.
Las neuronas células cerebrales procesan la información y controlan el comportamiento enviando señales a otras neuronas, células y músculos que liberan hormonas. Una comprensión más completa del control neuronal del comportamiento aceleraría el desarrollo de terapias para trastornos neurológicos y psiquiátricos.
Una de las formas en que los investigadores han intentado comprender el control neuronal del comportamiento es con la optogenética, una técnica que utiliza proteínas sensibles a la luz para controlar la actividad neuronal en el tejido vivo. En la optogenética, las neuronas se modifican genéticamente para expresar canales iónicos sensibles a la luzproteínas que conducen electricidad, de modo que la exposición a la luz se puede usar para activar o inhibir la actividad eléctrica.
"Hay muchas herramientas optogenéticas útiles para estimular la actividad neuronal pero no tantos inhibidores efectivos", explicó el profesor asistente Adam Claridge-Chang, quien dirigió la investigación en la Facultad de Medicina Duke-NUS Duke-NUS y el Instituto de A * STARBiología Molecular y Celular IMCB.
Ser capaz de inhibir los circuitos neuronales proporciona a los investigadores la capacidad de determinar la importancia de un circuito en particular para definir el comportamiento. En vista de eso, el Profesor Asistente Claridge-Chang con el Dr. Farhan Mohammad y otros colegas exploraron el uso de las antrodopsinas del canal aniónico ACRde una especie de alga Guillardia theta para inhibir la actividad neuronal.
Al leer el documento que describió por primera vez los ACR, el Dr. Mohammad se dio cuenta de que los ACR conducían más corriente en comparación con otras herramientas. "Responden rápidamente, requieren bajas intensidades de luz para la actuación, por lo que parecían ideales para inhibir la actividad cerebral en experimentos de comportamiento de vuelo".", dijo el Dr. Mohammad, investigador del grupo Claridge-Chang.
El grupo modificó genéticamente a las moscas para expresar ACR y expuso a estos animales a la luz de diferentes colores e intensidades. En uno de los experimentos, la actuación de ACR paralizó a las moscas trepadoras, haciéndolas caer bruscamente. En otro, la iluminación de ACR en los animales"Las células sensibles al dulce dieron como resultado moscas que evitaban la luz verde, como si estuvieran evitando el silenciamiento de un sabor dulce. A nivel celular, la activación de la luz de los ACR produjo reducciones dramáticas en la actividad eléctrica".
El trabajo realizado en Duke-NUS y el IMCB de A * STAR indicaron que los ACR son herramientas optogenéticas altamente efectivas para la inhibición de los circuitos conductuales.
"Dado que son tan potentes como los métodos existentes, pero mucho más rápidos y fáciles de usar, ha habido un gran interés por parte de Drosophila la comunidad de investigación en la adopción de estas herramientas ", informó el Profesor Asistente Claridge-Chang, del Programa de Neurociencia y Trastornos de Conducta Duke-NUS." Hacen que las pruebas de qué circuitos son necesarios para un comportamiento particular sean tan convenientes como las pruebas de suficiencia "
"La comprensión de cualquier sistema es de gran ayuda al poder eliminar componentes de ese sistema y examinar el comportamiento resultante", explicó el profesor Asst Claridge-Chang. "Los ACR son la séptima generación de inhibidores optogenéticos, pero los primeros que inhiben de manera robusta Drosophila actividad neuronal. Aunque nuestro estudio acaba de publicarse recientemente, esta nueva técnica ya está en camino de convertirse en una herramienta clave para el análisis del comportamiento ".
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Materiales proporcionado por Escuela de Medicina Duke-NUS . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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