Los investigadores de las universidades de Duke y Stanford han ideado una forma de ver los detalles de las neuronas en el trabajo, más o menos en tiempo real.
Cada segundo de cada día, los 100 mil millones de neuronas en su cerebro son capaces de disparar una explosión de electricidad llamada potencial de acción hasta 100 veces por segundo. Para los neurólogos que intentan estudiar cómo esta cantidad abrumadora de actividad en todo el cerebrose traduce en pensamientos y comportamientos específicos, necesitan una forma más rápida de ver.
Las técnicas existentes para monitorear las neuronas son demasiado lentas o están demasiado enfocadas para generar una visión holística. Pero en un nuevo estudio, los investigadores revelan una técnica para observar las neuronas del cerebro en acción con una resolución temporal de aproximadamente 0.2 milisegundos, una velocidad sololo suficientemente rápido como para capturar los potenciales de acción en cerebros de mamíferos.
El artículo apareció temprano en línea en ciencia .
"Nos propusimos combinar una proteína que pueda detectar rápidamente los potenciales de voltaje neural con otra proteína que pueda amplificar su salida de señal", dijo Yiyang Gong, profesor asistente de ingeniería biomédica en Duke y primer autor del artículo. "El aumento resultanteen sensor de velocidad coincide con lo que se necesita para leer picos eléctricos en el cerebro de animales vivos "
Gong hizo el trabajo como becario postdoctoral en el laboratorio de Mark Schnitzer, profesor asociado de ciencias biológicas y física aplicada en Stanford, e investigador del Instituto Médico Howard Hughes. Gong y sus colegas buscaron un sensor de voltaje lo suficientemente rápido como paramanténgase al día con las neuronas. Después de varias pruebas, el grupo aterrizó en una que se encuentra en algas y diseñó una versión que es sensible a la actividad de voltaje y responde a la actividad muy rápidamente.
Sin embargo, la cantidad de luz que emite no era lo suficientemente brillante como para ser útil en los experimentos. Necesitaba un amplificador.
Para cumplir con este desafío de ingeniería, Gong fusionó el sensor de voltaje recién diseñado con la proteína fluorescente más brillante disponible en ese momento. Ligó a los dos lo suficientemente cerca para interactuar ópticamente sin ralentizar el sistema.
"Cuando el componente de detección de voltaje que diseñamos detecta un potencial de voltaje, absorbe más luz", explicó Gong. "Y al absorber más luz de la proteína fluorescente brillante, la fluorescencia general del sistema se atenúa en respuesta a un disparo de neurona."
El nuevo sensor se entregó a los cerebros de ratones usando un virus y se incorporó a las moscas de la fruta mediante modificación genética. En ambos casos, los investigadores pudieron expresar la proteína en neuronas seleccionadas y observar la actividad del voltaje. También pudieron leermovimientos de voltaje en diferentes subcompartimentos de neuronas individuales, lo cual es muy difícil de hacer con otras técnicas.
"Poder leer los picos de voltaje directamente desde el cerebro y también ver su sincronización específica es muy útil para determinar cómo la actividad cerebral impulsa el comportamiento animal", dijo Gong. "Nuestra esperanza es que la comunidad explore ese tipo de preguntas en másdetalles usando este sensor en particular. Ya he recibido múltiples correos electrónicos de grupos interesados en probar la técnica en sus propios laboratorios ".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Duke . Original escrito por Ken Kingery. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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