Los científicos de la Universidad de Oregón han examinado los cerebros de los ratones vivos para ver en tiempo real el procesamiento de la información sensorial y la generación de respuestas conductuales.
Para hacerlo, los investigadores desarrollaron una línea de ratones transgénicos cuyos cerebros expresaban una proteína fluorescente verde que ilumina las neuronas activas. Luego usaron un microscopio de campo amplio personalizado con lentes duales para capturar imágenes del cerebro similares a lo que hace la fMRI enhumanos. Combinada, la técnica les permite visualizar la actividad a través de la corteza, la superficie externa del cerebro.
"Esto es como fMRI pero con una resolución temporal y espacial mucho mayor", dijo Cristopher M. Niell, profesor del Departamento de Biología y miembro del Instituto de Neurociencia de la UO. "Podemos visualizar las entradas sensoriales a medida que entran en elcerebro, y la actividad posterior correspondiente a una decisión y respuesta de comportamiento. Vemos todo el flujo "
El enfoque de imágenes de campo amplio desarrollado para la investigación proporciona una nueva herramienta que puede servir como un puente que conecta la fMRI humana con imágenes en vivo de ratones para explorar los mecanismos subyacentes y la genética de la función y el desarrollo del cerebro, dijeron Niell y el estudiante de doctorado Joseph UOB. Wekselblatt.
Son dos de los cuatro coautores de UO en un documento, que ahora está en prensa con el Revista de Neurofisiología .
Actualmente, las imágenes cerebrales a gran escala son posibles en especies más pequeñas, como el pez cebra y los nematodos, pero carecen de corteza, la capa superior de los cerebros de los mamíferos donde se producen cognición, memoria, aprendizaje de idiomas y comportamientos motores.
La visualización es posible gracias a la proteína fluorescente, GCaMP6, que fue desarrollada por investigadores del Instituto Médico Howard Hughes. La proteína contiene un sensor de calcio y se ilumina cuando se activan las neuronas. La línea del ratón con GCaMP6 generada en la UO esse distribuye a científicos de todo el mundo a través de un repositorio en el Laboratorio Jackson en Maine.
Los ratones transgénicos se pueden seguir durante toda su vida, lo que permite el estudio de los cambios en la función cerebral durante períodos prolongados de tiempo, como durante el aprendizaje de una tarea. También abre la posibilidad, dijo Niell, de explorar problemas cerebrales asociados condesarrollo temprano, comportamiento adolescente, esquizofrenia y deterioro del cerebro relacionado con la edad.
Los estudios del cerebro humano realizados con fMRI, un uso especialmente desarrollado de imágenes de resonancia magnética, permiten a los investigadores identificar regiones específicas del cerebro que están activas bajo ciertas condiciones al medir los cambios en el nivel de oxígeno en la sangre. No permite a los investigadores investigarmás profundo para ver los circuitos neuronales específicos que ocurren a medida que se realizan las tareas.
El paso final del nuevo sistema de imágenes de ratón implica imágenes de dos fotones, lo que permite a los investigadores acercarse y ver las neuronas individuales que están activas. Usando la combinación de imágenes de campo amplio y de dos fotones, los investigadores pueden estudiar la actividaddesde la escala global de todo el cerebro hasta la escala local de grupos de neuronas individuales.
"Entregamos entradas sensoriales, imágenes en movimiento, que activan la toma de decisiones con el mouse", dijo Niell. "A medida que se registran las entradas y comienza el comportamiento, podemos observar el flujo de actividad a través del cerebro. Lo vestodo en tiempo real, y muy rápidamente, casi a la velocidad del pensamiento "
"Nuestro enfoque es más rápido que la fMRI, donde la respuesta de monitoreo a menudo se mide en segundos", dijo Wekselblatt. "Vemos respuestas en cien milisegundos, y podemos ver la información que fluye a través de la corteza. No se puede obtener eso con fMRI. Y luego puede acercar para ver los circuitos detrás de la activación.
"En investigaciones anteriores, tendrías que usar diferentes animales en diferentes momentos de sus vidas para obtener la información que deseas", dijo. "Aquí podemos estudiar a los mismos ratones con el tiempo para observar cómo cambian los patrones cuandoestán expuestos a diferentes variables, como el estrés o los medicamentos ".
Al publicar su enfoque en la sección de metodología innovadora de la Revista de Neurofisiología , los autores esperan que permita a otros investigadores utilizar el enfoque en una amplia gama de estudios sobre la función cerebral, desde el procesamiento sensorial hasta la cognición.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionados por Universidad de Oregon . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
Referencia del diario :
Cita esta página :