Se ha obstaculizado una técnica para estudiar circuitos individuales en los cerebros de ratones porque la luz necesaria para estimular la actividad neuronal abruma brevemente a los electrodos que "escuchan" la respuesta. Ahora, el blindaje mejorado dentro de la sonda neural permite capturar esas señales perdidas.
"Considere una conversación, en la cual las primeras y las últimas palabras de una oración se omiten o distorsionan. En ese diálogo, no se puede descifrar de manera confiable mucha información. Esta es la misma situación en nuestra investigación", dijo GyörgyBuzsáki, profesor de neurociencia de Biggs en la Facultad de medicina de la Universidad de Nueva York y coautor del nuevo artículo que describe los resultados.
"Nuestro diálogo con los circuitos cerebrales comienza con una pregunta en forma de pulso de luz. Si el principio y el final del pulso - nuestra 'pregunta' - producen grandes artefactos, perdemos la neuronal instantánea y a menudo muy críticarespuestas "
Para abordar este problema, un equipo de ingenieros de la Universidad de Michigan se propuso mejorar su sonda neural para poder registrar respuestas completas. Esto permite experimentos que antes eran imposibles.
"Como ejemplo, podemos imitar una onda cerebral al encender los micro-LED a una frecuencia determinada y ver cómo se comporta el circuito neuronal. También podemos implementar lo que se llama un control de circuito cerrado y hacer que los LED se enciendantan pronto como detectemos una cierta señal cerebral ", dijo Kanghwan Kim, primer autor del nuevo artículo en Comunicaciones de la naturaleza y un reciente doctorado en ingeniería eléctrica e informática de la UM.
Comprender la comunicación entre las células cerebrales es clave para avanzar en nuestra comprensión del cerebro y desarrollar tratamientos para enfermedades neurológicas como la enfermedad de Alzheimer. Uno de los nuevos experimentos que el equipo tiene en mente exploraría la memoria.
"Por ejemplo, podemos hacer que las neuronas del hipocampo se disparen en un patrón que mejoraría la consolidación de la memoria y ver si la memoria realmente mejora", dijo Euisik Yoon, autor principal del artículo y profesor de ingeniería eléctrica y ciencias de la computaciónen la UM.
La sonda está diseñada para una técnica llamada optogenética, en la que los ratones han sido modificados genéticamente para que sus neuronas puedan ser estimuladas con luz. El truco consiste en hacer que los LED sean lo suficientemente pequeños como para que puedan presionar una sola neurona, en lugar de las decenas deestimulados por impulsos eléctricos convencionales.
El equipo de sondas neurales de Michigan logró esto hace cinco años con las fuentes de luz más pequeñas conocidas en sondas implantables. Pero las señales que encienden y apagan el LED abruman brevemente los electrodos que escuchan la respuesta.
"Es como si hubiera un gran sonido de explosión, como un disparo o una explosión. Es posible que no escuches por un tiempo hasta que tus oídos se recuperen", dijo Yoon.
Para abordar este problema, Kim agregó una capa de blindaje eléctrico al diseño. Pero incluso la propia luz puede plantear un problema, ya que es absorbida por el silicio de la sonda y convertida en ruido eléctrico detectado por los electrodos. Para esto, Kim agregó boro al silicio. Esto aumentó la conductividad del silicio, permitiendo que el silicio mantenga el ruido alejado de los electrodos.
"Ahora que se elimina el artefacto, podemos modular las neuronas en casi cualquier área del cerebro y determinar exactamente en qué parte del cerebro están ubicadas las neuronas y cómo influyen en las neuronas vecinas", dijo Yoon.
Los investigadores también pueden encender múltiples fuentes de luz simultáneamente, lo que permite estudiar los complejos circuitos neuronales del cerebro a una resolución casi celular. Los dispositivos se han demostrado con éxito en ratones.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Michigan . Original escrito por Kate McAlpine. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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