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Los científicos de Rockefeller desarrollan la nueva técnica que captura la foto detallada de la actividad cerebral

Cuando se trata de actividad cerebral de medición, los científicos tienen las herramientas que pueden hechar una ojeada exacto una pequeña rebanada del cerebro (menos de un milímetro cúbico), o una mirada enmascarada en un área más grande. Ahora, los investigadores en la universidad de Rockefeller han descrito una nueva técnica que combina el mejor de ambos mundos--captura una foto detallada de la actividad global en el cerebro del ratón.

“Quisimos desarrollar una técnica que le mostraría el nivel de actividad en la precisión de una única neurona, pero en la escala del cerebro entero,” dice el estudio autor Nicolás Renier, becario postdoctoral en el laboratorio de Marc Tessier-Lavigne, profesor del laboratorio del revelado y de la reparación del cerebro, y presidente de la universidad de Rockefeller.

El nuevo método, descrito en línea el 26 de mayo en célula, toma un retrato de todas las neuronas activas en el cerebro en un momento específico. El cerebro del ratón contiene docenas de millones de neuronas, y una imagen típica representa la actividad de aproximadamente un millón neuronas, dice Tessier-Lavigne. “El propósito de la técnica es acelerar nuestra comprensión de cómo los trabajos de cerebro.”

Haciendo cerebros transparentes

“Debido a la naturaleza de nuestra técnica, no podemos visualizar actividad cerebral viva en un cierto plazo--vemos solamente las neuronas que son activas en el momento específico que tomamos la foto,” decimos a Eliza Adams, estudiante de tercer ciclo en el laboratorio de Tessier-Lavigne y co-autor del estudio. “Pero qué ganamos en este equilibrio es una vista completa de la mayoría de las neuronas en el cerebro, y la capacidad de comparar estas poblaciones neuronales activas entre las fotos de una manera robusta e imparcial.”

Aquí es cómo la herramienta funciona: Los investigadores exponen un ratón a una situación que provocaría actividad cerebral alterada--por ejemplo tomar una droga antipsicótica, barbas que aplican con brocha contra un objeto mientras que explora, y parenting un perrito--entonces haga la medición después de una pausa. La pausa es importante, explica Renier, porque la técnica mide actividad de la neurona indirectamente, vía la traslación de genes neuronales en las proteínas, que tarda cerca de 30 minutos para ocurrir.

Los investigadores entonces tratan el cerebro para hacerlo transparente--después de una versión perfeccionada de un protocolo llamó el iDISCO, desarrollado por Zhuhao Wu, un socio postdoctoral en el laboratorio de Tessier-Lavigne--y visualícelo usando la microscopia de la luz-hoja, que toma la foto de todas las neuronas activas en 3D.

Para determinar dónde una neurona activa está situada dentro del cerebro, Cristóbal Kirst, persona en el centro de Rockefeller para los estudios en la física y biología, software desarrollado para descubrir las neuronas activas y para correlacionar automáticamente la foto a un atlas 3D del cerebro del ratón, generado por el instituto del cerebro de Allen.

Aunque cada foto de la actividad cerebral incluya típicamente cerca de un millón neuronas activas, los investigadores pueden tamizar a través de esa masa de datos si comparan una foto a otra foto, dicen relativamente rápidamente Renier. Eliminando las neuronas que son activas en ambas imágenes, dejan los investigadores solamente eso específico a cada uno, permitiéndoles dirigirse hacia adentro en cuál es único a cada estado.

Observando y probando cómo los trabajos de cerebro

El propósito primario de la herramienta, él agrega, debe ayudar a investigadores a generar hipótesis sobre cómo las funciones del cerebro que entonces se pueden probar en otros experimentos. Por ejemplo, usando sus nuevas técnicas, los investigadores, en colaboración con Catherine Dulac y otros científicos en la Universidad de Harvard, observaron eso cuando un ratón adulto encuentra un perrito, una región de su cerebro sabido para ser activos durante el parenting--llamó el núcleo preóptico intermedio, o MPO--se enciende hacia arriba. Pero también observaron que, después de que el área de MPO se active, hay menos actividad en el amygdala cortical, un área que tramita las reacciones aversivas, que encontraron para ser conectados directamente con el MPO “región parenting”.

“Nuestra hipótesis,” dice Renier, “es que las neuronas del parenting ponen el freno en actividad en la región del miedo, que puede suprimir reacciones aversivas que los ratones pueden tener hacia perritos.” De hecho, los ratones que están siendo agresivos a los perritos tienden a mostrar más actividad en el amygdala cortical.

Para probar esta idea, el paso siguiente es cegar la actividad de esta región del cerebro para considerar si éste reduce la agresión en los ratones, dice Renier.

La técnica también tiene implicaciones más amplias que simple observando en qué áreas del cerebro del ratón son activas en diversas situaciones, él agrega. Podría ser utilizada para correlacionar actividad cerebral en respuesta a cualquier cambio biológico, tal como la extensión de una droga o de una enfermedad, o aún para explorar cómo el cerebro toma decisiones. “Usted puede utilizar la misma estrategia para correlacionar cualquier cosa que usted quiere en el cerebro del ratón,” dice Renier.

Source:

Rockefeller University