El grupo de investigación más reciente del Premio Nobel Noruego May-Britt y el Instituto Kavli de Neurociencia de Sistemas de Edvard Moser utiliza el pez cebra transgénico para descubrir los secretos del cerebro.
Uno de los desafíos fundamentales que enfrentan los neurocientíficos que desean comprender cómo funciona el cerebro es descubrir cómo está conectado el cerebro y cómo interactúan las neuronas.
Los premios Nobel y neurocientíficos noruegos May-Britt y Edvard Moser de la Universidad de Ciencia y Tecnología de Noruega resolvieron este problema aprendiendo a registrar neuronas individuales en el cerebro de la rata mientras las ratas se mueven libremente en el espacio. Utilizaron las grabaciones para hacerEl descubrimiento que les valió el Premio Nobel: pudieron ver que ciertas neuronas en la corteza entorrinal se disparaban de tal manera que creaban un patrón de cuadrícula que se podía usar para navegar, como un GPS interno.
El nuevo líder del grupo del Instituto Kavli de Neurociencia de Sistemas de Mosers, Emre Yaksi, ha adoptado un enfoque muy diferente al problema de ver lo que sucede dentro del cerebro. En lugar de estudiar ratas o ratones, Yaksi tiene aproximadamente 90 tipos diferentesde pez cebra genéticamente modificado que puede criar para crear diferentes peces con las características deseadas.
El pez cebra larval joven es completamente transparente, por lo que Yaksi solo necesita un microscopio óptico regular para ver qué sucede dentro de sus pequeñas cabezas de peces. Algunos de los peces de Yaksi tienen una modificación genética que hace que sus neuronas se iluminen cuando envían una señal a otra neuronaEsto es lo que hace que los circuitos y las conexiones sean visibles para los investigadores, dice.
"Estamos interesados en comprender las arquitecturas del circuito universal en el cerebro que pueden hacer cálculos interesantes", dice Yaksi. Aunque los peces son bastante diferentes de los humanos, sus cerebros tienen muchas estructuras similares y "al final los peces tambiéntienen que encontrar comida, también tienen que encontrar una pareja, tienen que evitar peligros y construyen circuitos cerebrales que pueden generar todos estos comportamientos, como lo hacen los humanos ".
una mesa antivibraciones
Yaksi llegó al Instituto Kavli a principios de 2015 desde un puesto de Profesor Asistente en Neuroelectronics Research Flanders en Bélgica, donde había sido líder de grupo y director interino desde 2010.
Junto con el equipo de investigadores de Yaksi llegó una mesa antivibraciones de 900 kg del tamaño de una mesa de billar. La mesa era tan grande y pesada que la única forma de llevarla al laboratorio era quitar las ventanas del laboratorio del tercer piso y elevarlacon una grúa
El grupo de Yaksi necesita la mesa para reducir las vibraciones para poder usar los microscopios ópticos altamente sensibles para observar los cerebros del pez cebra. Los peces larvarios son tan pequeños que incluso las ligeras vibraciones de los automóviles o camiones que circulan por las calles de abajo son suficientes para hacer quelos microscopios rebotan de sus pequeños objetivos cerebrales.
cerebros pequeños, números grandes
Los cerebros del pez cebra son pequeños, con solo 10,000 a 20,000 neuronas, un número que es eclipsado por el cerebro humano, que tiene un estimado de 80 mil millones de neuronas. Sin embargo, las mediciones que realizan Yaksi y sus colegas, resultan en enormes cantidades de datos.
Una grabación de 30 minutos puede generar tantos datos que se puede procesar fácilmente una semana, dijo. Por esta razón, el grupo de investigación de Yaksi está compuesto por un equipo multidisciplinario de ingenieros, físicos y científicos de la vida que están capacitados para desarrollar yuse herramientas computacionales para analizar estos grandes conjuntos de datos.
Y debido a que algunos de los peces cebra han sido modificados genéticamente para que sus neuronas se iluminen con una proteína fluorescente cuando las neuronas están activas, Yaksi y sus colegas a menudo trabajan con poca luz u oscuridad. Es especialmente notable cuando lleva a los visitantes al silenciooscuridad del laboratorio, donde muchos de los microscopios más elegantes están contenidos en cajas abiertas en el frente, diseñadas para limitar la cantidad de luz externa.
Otros peces cebra han sido modificados genéticamente para que el brillo de una luz azul en sus cerebros active ciertas neuronas, lo que permite a los investigadores mapear las conexiones entre las neuronas, dijo Yaksi.
La investigación clínica explora las enfermedades genéticas del cerebro
La mayor parte de la investigación realizada por el grupo de Yaksi es investigación básica, con hallazgos que mejoran nuestra comprensión de los cálculos cerebrales, pero no tienen implicaciones clínicas inmediatas.
Pero la esposa y colega de Yaksi, Nathalie Jurisch-Yaksi, está trabajando con médicos para desarrollar el pez cebra genéticamente modificado que ayudará a arrojar luz sobre enfermedades cerebrales como la epilepsia.
"La mayoría de las personas en mi laboratorio están haciendo una investigación muy básica, tratando de preguntar cómo funciona el cerebro, cómo está conectado, cómo está construido", dijo Yaksi. "Pero Nathalie está trabajando con médicos aquí en NTNU, realmente estamos tratando de comunicarnos con los médicos "
Por ejemplo, dijo, si un trastorno cerebral como la epilepsia tiene un componente genético, esa misma mutación genética se puede crear en la instalación de pez cebra transgénica del grupo para que el equipo pueda estudiar qué causa las convulsiones en un cerebro enfermo y cómolas convulsiones pueden prevenirse.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por La Universidad Noruega de Ciencia y Tecnología NTNU . Original escrito por Nancy Bazilchuk. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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