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Los investigadores desarrollan nueva técnica para capturar actividad de la neurona

Muchos procesos cognoscitivos, tales como toma de decisión, ocurren dentro de segundos o de minutos. Los neurólogos han deseado para capturar actividad de la neurona durante tales tareas, pero ese sueño ha seguido siendo evasivo -- hasta ahora.

Las personas de los investigadores del MIT y de la Universidad de Stanford han desarrollado una manera de etiqueta las neuronas cuando se convierten en active, esencialmente ofreciendo una foto de su actividad en un momento a tiempo. Esta aproximación podría ofrecer nuevos discernimientos importantes en la función de la neurona ofreciendo la mayor precisión temporal que las técnicas de célula-etiqueta actuales, que capturan actividad a través de ventanas del tiempo de horas o de días.

“Un pensamiento o una función cognoscitiva dura generalmente 30 segundos o un minuto. Ése es el alcance de lo que estamos esperando poder capturar,” dice el amarre de Kay, un profesor adjunto en el departamento del cerebro y de ciencias cognitivas en el MIT, una pieza del instituto de Picower para aprender y la memoria, y a uno de los autores mayores del estudio, que aparece en biotecnología de la naturaleza el 26 de junio.

El amarre preve que esta herramienta se podría utilizar para ayudar a descifrar los circuitos de los nervios implicados en el aprendizaje y la memoria, entre muchas otras posibilidades.

Ella desarrolló la tecnología con profesor anterior Alicia Ting del MIT, que ahora es profesor de la genética y de la biología en Stanford y es también autor mayor del papel. El autor importante del papel es Wenjing Wang, un postdoc de Stanford.

Herramientas ideales

Mientras que el tintín estaba en el MIT, ella y ata se ejecutó a menudo a lo largo del río Charles junta. Un día hace aproximadamente cinco años, discutían sus proyectos ideales. ¿“Alicia dijo, “si usted podría tener herramienta que no exista actualmente, qué usted tendría? “Y dije que quisiera pueda definir funcionalmente las poblaciones de neuronas y después estudiarlas,” las llamadas del amarre.

Las herramientas existentes permiten que los investigadores dirijan las células de modo que cuando las neuronas giran un gen llamado los cfos, que ayuda a las células para responder a la nueva información, también giren un gen artificial introducido para una proteína fluorescente u otra molécula que marca con etiqueta. Se diseña el sistema de modo que ocurra éste etiqueta solamente cuando los animales se exponen a una droga que active el sistema, dando a científicos mando sobre la sincronización -- pero mando no muy exacto.

“Esas herramientas actividad-relacionadas han sido enorme impactful, pero esas herramientas funcionan realmente solamente en el calendario de un par de días,” el amarre dice. “Si usted piensa en la velocidad de la clave de los nervios, está operando más en el paso de milisegundos. Qué quise era una herramienta que podríamos utilizar para tomar una foto de la actividad en un momento dado.”

Los investigadores diseñaron su herramienta para responder al calcio, porque las neuronas experimentan un fundente de los iones del calcio que encienden cada vez un impulso eléctrico. Sin embargo, las neuronas etiqueta solamente si ocurre este fundente del calcio mientras que la célula también se expone a un haz de la luz azul entregado por los investigadores.

Esta combinación de la actividad de la exposición luminosa y del calcio acciona la activación de un factor de la transcripción que gire un gen del objetivo que los investigadores han dirigido en las células el genoma. Este gen podría codificar una proteína fluorescente o cualquier otra cosa que se podrían utilizar para etiqueta o para manipular las neuronas.

En este estudio, los investigadores demostraron la técnica, que llaman BENGALA, girando una proteína fluorescente roja llamada mCherry en las neuronas de la corteza de motor de ratones mientras que se ejecutaron en una rueda de ardilla.

Esta aproximación se podría también utilizar para etiqueta las células con las proteínas sensibles a la luz que permitirían las neuronas apuntadas fueran controladas por optogenetics, o las nuevas proteínas llamaron DREADDS que permiten que las neuronas sean controladas usando las drogas de la pequeño-molécula. Importantemente, porque todos los componentes de la herramienta se pueden entregar usando vectores virales, esta herramienta se podría utilizar en cualquier organismo modelo.

Etiqueta rápida

Pudiendo etiqueta y después manipular equipos de las neuronas que son activas durante tareas específicas abra una amplia gama de estudios que han sido previamente imposibles, amarre dice. Por ejemplo, los investigadores podrían investigar qué suceso como el cerebro toma decisiones rápidas, responde a los estímulos asociados a emociones fuertes, o determina qué comportamientos son apropiados para la situación actual.

Para esta clase de estudio, es determinado importante tener una herramienta que funcione rápidamente porque la misma neurona se puede implicar en diversas tareas en diversas horas. La versión actual de la técnica puede etiqueta las neuronas dentro de algunos minutos.

“Esto es apenas una herramienta de primera generación, pero podemos ya conseguir la etiqueta muy apretada,” el amarre dice. “Ahora tenemos algo con el cual poder trabajar. Estamos dentro del alcance que golpea de la precisión temporal de la actividad de los nervios.”

Esta clase de herramienta podría también ser útil para estudiar y tratar las enfermedades, amarre dice. Por ejemplo, los científicos podrían utilizarlo para determinar las neuronas enfermas que causan la enfermedad de Alzheimer, potencialmente permitiendo que establezcan claramente las neuronas que necesitan ser tratadas mientras que dejan las neuronas sanas próximas solas, ella dice.

“La cosa que me excitan realmente alrededor es las posibilidades qué podemos ahora hacer,” del amarre dice. “Está abriendo esta área entera para que la gente pueda explorar.”