Es el sueño de un neurocientífico: poder rastrear millones de interacciones entre las células cerebrales en animales que se mueven libremente, comportándose como lo harían en circunstancias naturales. La nueva tecnología desarrollada en la Universidad Rockefeller representa un gran paso hacia la realización de ese objetivo.
La invención, reportada hoy en Métodos de la naturalezaSe espera que , brinde a los investigadores una herramienta dinámica para estudiar el papel del cerebro en varios comportamientos. Aunque está diseñado para su uso en ratones, la información obtenida de él podría algún día arrojar luz sobre la actividad neuronal en humanos también, dice Alipasha Vaziri, quienlideró el desarrollo de la tecnología como jefe del Laboratorio de Neurotecnología y Biofísica. Por ejemplo, podría permitirnos comprender mejor la base neuronal de trastornos cerebrales como el autismo y la esquizofrenia.
Vaziri dice que la herramienta proporciona una apertura a una gama emocionante de descubrimientos. A medida que un animal se mueve por su entorno, por ejemplo, algunas neuronas dirigen la navegación espacial mientras que otras reciben retroalimentación sensorial de los cambios en la posición del cuerpo o el sistema visual. "Hastaahora, nadie ha podido detectar cómo estas diferentes neuronas, que pueden estar ubicadas a diferentes profundidades dentro de un volumen de tejido cerebral, interactúan dinámicamente entre sí en un roedor que se mueve libremente ", dice Vaziri, profesor asociado de Rockefeller., la herramienta se puede utilizar para registrar la interacción entre las neuronas cuando dos animales se encuentran e interactúan socialmente.
tocados de alta tecnología
La tecnología consiste en un microscopio diminuto conectado a la cabeza de un ratón y equipado con un grupo especializado de lentes llamado matriz de microlentes. Estas lentes permiten que el microscopio capture imágenes desde múltiples ángulos y profundidades en un chip sensor, produciendo una imagen tridimensionalRegistro de neuronas que parpadean mientras se comunican entre sí a través de impulsos electroquímicos en los experimentos, las neuronas del ratón se modifican genéticamente para iluminarse cuando se activan. Un cable coaxial conectado a la parte superior del microscopio transmite los datos.para grabar. El equipo montado en la cabeza pesa alrededor de cuatro gramos, aproximadamente lo que puede soportar un mouse, pero Vaziri espera que las modificaciones planificadas lo hagan significativamente más liviano.
Una vez que la matriz de microlentes ha capturado imágenes del sensor desde un volumen de tejido cerebral, el siguiente desafío es procesar estos datos sin procesar. El tejido cerebral es opaco, lo que dificulta identificar la fuente de cada destello de luz neuronal. El equipo de Vaziri resolvió estoproblema, que es el resultado de la llamada dispersión, mediante el desarrollo de un nuevo algoritmo informático. "El algoritmo utiliza las propiedades estadísticas de la distribución de las neuronas en el espacio y en actividad", explica Vaziri, "mientras extrae información adicional de la emisión de luz dispersa. Esto permite que su actividad se registre de forma simultánea y fiel dentro de un volumen a pesar de las propiedades de alta dispersión del tejido ".
El resultado es una imagen clara que muestra neuronas individuales parpadeando en secuencia.
Imágenes más rápidas y eficaces
El laboratorio de Vaziri ha aplicado previamente este algoritmo, conocido por el acrónimo SID, en estudios en los que se aseguraron las cabezas de los ratones en una posición fija. Su última investigación es la primera en demostrar que estos inventos se pueden utilizar junto con un pequeñomicroscopio llamado Miniscope, desarrollado por un equipo colaborador de la Universidad de California en Los Ángeles, para medir la actividad neuronal volumétricamente en animales sin restricciones.
La tecnología, si se adopta ampliamente, podría ofrecer varias ventajas sobre la microscopía de dos fotones, una herramienta de neurociencia ampliamente utilizada. Por ejemplo, la microscopía de dos fotones registra la actividad neuronal dentro de planos focales individuales: "cortes" virtuales delgados de la muestra- que luego se combinan para crear una imagen tridimensional. En contraste, el método de Vaziri captura inmediatamente datos en tres dimensiones sobre un volumen completo de tejido, haciéndolo más rápido y más efectivo.
Vaziri planea continuar desarrollando herramientas para registrar la actividad neuronal en porciones del cerebro aún más grandes de lo que es posible actualmente, y a velocidades y resolución más altas ". Esperamos que este trabajo finalmente conduzca a una comprensión más profunda de cómo el cerebro procesa la información subyacentela generación de comportamiento ", dice.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad Rockefeller . Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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