La optogenética es una técnica que combina la genética y la óptica para controlar la actividad neuronal, que se basa en el descubrimiento de canales de membrana sensibles a la luz dentro de las algas del estanque que controlan el movimiento en respuesta a la luz. Cuando los genes que producen uno de esos canales de membrana sensibles a la luz, llamados canalrodopsina ChR, se insertan en las neuronas y posteriormente se exponen a la luz, regulan el flujo de iones a través de las membranas celulares, lo que aumenta la actividad de la neurona. Esto permite a los científicos controlar discretamente la actividad neuronal mediante el uso de pulsos de luz para activar poblaciones específicas deneuronas
La optogenética se aprovecha para mapear las conexiones en el cerebro estimulando las neuronas individuales con luz y registrando las respuestas de las neuronas cercanas con un electrodo. De esta manera, los científicos preguntan si la estimulación de una supuesta neurona presináptica provoca una respuesta en la supuesta neurona postsinápticamonitorizado por el electrodo. Sin embargo, cuando los ChR se insertan en las neuronas mediante técnicas genéticas, su expresión se produce en toda la superficie de la neurona, desde las dendritas, las partes de la neurona que reciben información, hasta el axón, la parte de la neurona queenvía información. El hecho de que la expresión de ChR no esté restringida a un dominio particular de la neurona limita la información que los investigadores pueden recopilar e interpretar sobre la conectividad sináptica, ya que puede ser difícil determinar si la estimulación de ChR se generó en una proteína ubicada en la célula de esa neuronacuerpo, o en la terminal del axón o en las dendritas de otras células que pasana través del área estimulada por la luz.
En su publicación de agosto en eLIFE , los investigadores de MPFI, Christopher A. Baker, Ph.D. y McLean Bolton, Ph.D., describieron cómo optimizan los métodos optogenéticos para mapear los circuitos neuronales en el cerebro. Su método mejorado utiliza técnicas ópticas para limitar la estimulación de luz a unforma de disco definida en lo profundo del tejido vivo, combinada con un enfoque genético para la restricción espacial de la expresión de ChR al cuerpo celular y las dendritas proximales de las neuronas. La expresión de ChR restringida espacialmente permite desenmascarar las conexiones sinápticas de las neuronas cuyos cuerpos celulares se encuentran cerca deldendritas de la célula postsináptica que habrían sido ocluidas por la activación directa de ChR en sus dendritas Además, asegura que cuando se aplica la estimulación con luz a una célula en particular, cualquier respuesta registrada puede asignarse de manera confiable a la actividad de esa célula y no aLa estimulación de axones o dendritas de otras células que pasan dentro del disco de estimulación de la luz. Este método es una forma confiable de evaluar rápidamenteconectividad sináptica con resolución de neurona única y también ofrece una especificidad mejorada para otros experimentos que involucran manipulaciones optogenéticas.
Direcciones futuras
Según el Dr. Bolton, su objetivo es construir mapas precisos que revelen la conectividad funcional de las sinapsis, sin la pérdida de información que limita el método optogenético actual. La evaluación de los circuitos neuronales a través de la estimulación óptica promete revelar mucho sobre cómo funciona el sistema nervioso, cómo se modifica por la experiencia y cómo se altera en modelos animales de enfermedades neurológicas o psiquiátricas ". Este método optimizado es sencillo y fácil de implementar con la microscopía estándar de dos fotones, abriendo muchas posibilidades en la investigación no solo en MPFI sinotambién para todo el campo de la neurociencia ", dijo el Dr. Bolton.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Instituto Max Planck de Florida para la Neurociencia . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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