Los investigadores de Caltech desarrollan nuevo método para ver conexiones de los nervios en moscas de vida

El cerebro humano se compone de mil millones de neuronas alambradas juntas en membranas complejas y la comunicación a través de pulsos eléctricos y de señales químicas. Aunque los neurólogos hayan hecho progreso en la comprensión de las muchas funciones del cerebro--por ejemplo sueño de regulación, salvando memorias, y tomando decisiones--la visualización del “esquema eléctrico entero” de conexiones de los nervios en un cerebro no es posible usando métodos actualmente disponibles. Pero ahora, usando moscas del vinagre de la Drosophila, los investigadores de Caltech han desarrollado un método para ver fácilmente que las conexiones de los nervios y el flujo de comunicaciones en tiempo real dentro de la vida vuela. El trabajo es un paso adelante hacia crear un mapa de las muchas conexiones del cerebro entero de la mosca, que podrían ayudar a científicos a entender los circuitos de los nervios dentro de cerebros humanos también.

Un papel que describe el trabajo aparece en línea en la aplicación del 12 de diciembre el eLife. La investigación fue hecha en el laboratorio de profesor Carlos Lois de la investigación de Caltech.

“Si un ingeniero eléctrico quiere entender cómo una computador funciona, la primera cosa que él o ella querría imaginar es cómo los diversos componentes están alambrados el uno al otro,” dice Lois. “Semejantemente, debemos saber las neuronas están alambradas juntas para entender cómo el trabajo de cerebros.”

Cuando dos neuronas conectan, conectan así como una estructura llamada una sinapsis, un espacio por cuál la neurona puede enviar y recibir señales eléctricas y químicas a o desde otra neurona. Incluso si las neuronas múltiples son muy cercanas juntas, necesitan sinapsis comunicar verdad.

El laboratorio de Lois ha desarrollado un método para trazar el flujo de información a través de sinapsis, llamado TRACT (mando de Transneuronal de la transcripción). Usando moscas del vinagre genético dirigidas de la Drosophila, el TRECHO permite que los investigadores observen qué neuronas “están hablando” y qué neuronas “están escuchando” incitando las neuronas conectadas para producir las proteínas que brillan intensamente.

Con el TRECHO, cuando una neurona “habla”--o transmite una señal química o eléctrica a través de una sinapsis--también producirá y enviará a lo largo de una proteína fluorescente que encienda hacia arriba la neurona que habla y sus sinapsis con un color determinado. Cualquier neurona “que escucha” la señal recibe esta proteína, que ata a una supuesta molécula del receptor--genético accesorio de los investigadores--en la superficie de la neurona de recepción. El atascamiento de la proteína de la señal activa el receptor y acciona la neurona que ha sujetado a para producir sus los propio, proteína fluorescente diferentemente coloreada. De esta manera, la comunicación entre las neuronas llega a ser visible. Usando un tipo de microscopio que puede mirar a través de una ventana fina instaló la culata de cilindro en marcha, los investigadores puede observar el resplandor colorido de conexiones de los nervios en tiempo real como la mosca crece, se mueve, y los cambios de las experiencias en su ambiente.

Muchas condiciones neurológicas y psiquiátricas, tales como autismo y esquizofrenia, probablemente son causadas por las conexiones alteradas entre las neuronas. Usando TRECHO, los científicos pueden vigilar las conexiones neuronales en los cerebros de centenares de moscas cada día, permitiendo que hagan comparaciones en diversos escenarios del revelado, entre los sexos, y en las moscas que tienen mutaciones genéticas. Así, el TRECHO se podría utilizar para determinar cómo diversas enfermedades perturban las conexiones dentro de los circuitos del cerebro. Además, porque las sinapsis de los nervios cambian en un cierto plazo, el TRECHO permite la supervisión de la formación y de la destrucción de la sinapsis día a día. Pudiendo considerar cómo y cuándo las neuronas forman o las sinapsis del interruptor serán críticas a entender cómo los circuitos en el cerebro montan mientras que el animal crece, y cómo se deshacen con edad o enfermedad.

El TRECHO se puede localizar para centrarse hacia adentro en el alambrado de cualquier circuito de los nervios determinado del interés, tal como los que controlen el movimiento, el hambre, o la visión. Lois y su grupo probaron su método examinando las neuronas dentro del circuito olfativo bien-entendido, las neuronas responsables del sentido del olfato. Sus resultados confirmaron datos existentes con respecto al esquema eléctrico de este circuito determinado. Además, examinaron el circuito circadiano, que es responsable del ciclo el despertar y el dormir, donde él descubrió nuevas conexiones sinápticas posibles.

El TRECHO, sin embargo, puede hacer más que esquemas eléctricos. Las moscas transgénicas pueden genético ser dirigidas de modo que la técnica incite la recepción de las neuronas para producir las proteínas que tienen una función, bastante que las proteínas coloridas que trazan simple conexiones.

¿“Podríamos utilizar las proteínas funcionales para pedir, “qué suceso en la mosca si impongo silencio a todas las neuronas que reciben la entrada de esta una neurona? “” dice Lois. ¿“O, inversamente, “qué suceso si hago las neuronas que se conectan con esta neurona hiperactiva? “Nuestra técnica no sólo permite que creemos un esquema eléctrico del cerebro, pero también genético que modifiquemos la función de neuronas en un circuito del cerebro.”

Los métodos anteriores para examinar conexiones de los nervios eran que toma tiempo y necesitandos mucho trabajo, implicando millares de rebanadas finas de un cerebro reconstruido en una estructura tridimensional. Un laboratorio usando estas técnicas podía rendir solamente un diagrama para un único, pequeño pedazo de cerebro de la fruta-mosca por año. Además, estas aproximaciones no se podían realizar en los animales vivos, haciéndolo imposible considerar cómo las neuronas comunicadas en tiempo real.

Porque el método del TRECHO totalmente genético se codifica, es ideal para el uso en animales de laboratorio tales como Drosophila y zebrafish; final, Lois espera ejecutar la técnica en ratones para habilitar el trazado de los nervios de un cerebro mamífero. El “TRECHO es una nueva herramienta que permitirá que creemos esquemas eléctricos de cerebros y que determinemos la función de neuronas conectadas,” él dice. “Esta información ofrecerá pistas importantes hacia la comprensión de los funcionamientos complejos del cerebro humano y de sus enfermedades.”

Fuente: http://www.caltech.edu/news/new-technology-will-create-brain-wiring-diagrams-80863