Investigadores
británicos han cartografiado por primera vez un microcircuito cerebral, el
sustrato anatómico en el que se realizan las funciones del sistema nervioso. Lo
han conseguido en el cerebro de un ratón usando una nueva técnica de
nanoingeniería. El resultado abre el camino a una exploración sin precedentes
del cerebro humano.
En esta hazaña, los científicos han desarrollado una nueva técnica
para mapear circuitos eléctricos en el cerebro mucho más exhaustivamente que
nunca
En el cerebro, grupos dedicados de neuronas que se conectan en
microcircuitos nos ayudan a procesar información sobre cosas que vemos, olemos
y saboreamos. Saber cuántos y qué
tipo de células componen estos microcircuitos daría a los científicos una
comprensión más profunda de cómo el cerebro computa información compleja sobre
el mundo que nos rodea. Pero las
técnicas existentes no han logrado obtener una imagen completa.
La nueva técnica, desarrollada por investigadores del Instituto
Francis Crick, supera las limitaciones anteriores y les ha permitido mapear las
250 células que componen un microcircuito en una parte del cerebro de un ratón
que procesa el olor, algo que nunca se había logrado antes.
El método, publicado hoy en Nature Communications , podría ser utilizado por científicos
de todo el mundo para descubrir la arquitectura de diferentes partes del
cerebro.
"Tradicionalmente,
los científicos han usado virus con etiquetas de color o tintes cargados con
una corriente eléctrica aplicada para teñir las células cerebrales, pero estos
enfoques no etiquetan todas las células o dañan el tejido circundante", dijo Andreas Schaefer ,
líder del grupo en el Crick quién dirigió la investigación.
Al crear una serie de pequeños agujeros cerca del extremo de una
micropipeta utilizando herramientas de nanoingeniería, el equipo descubrió que
podían usar tintes cargados, pero distribuían la corriente eléctrica en un área
más amplia, para manchar las células sin dañarlas. Y a diferencia de los métodos que usan
vectores virales, podrían manchar hasta el 100% de las células en el
microcircuito que estaban investigando. También
lograron calcular las proporciones de diferentes tipos de células en este
circuito, lo que puede dar pistas sobre la función de esta parte del cerebro.44
Imagen:
Modelo (izquierda) e imagen de alta resolución (derecha) de la micropipeta de
nanoingeniería con orificios para distribuir la corriente eléctrica. Crédito:
Daniel Schwarz
Andreas
agregó: "Obviamente estamos
trabajando en una escala realmente pequeña, pero como el cerebro está compuesto
de unidades repetitivas, podemos aprender mucho sobre cómo funciona el cerebro
como una máquina computacional al estudiarlo en este nivel. Ahora que tener una
herramienta de mapeo de estas unidades diminutas, podemos comenzar a interferir
con tipos de células específicas para ver cómo controlan directamente el
comportamiento y el procesamiento sensorial”.
El
artículo "Arquitectura de un dominio glomerular de mamífero
revelado por electroporación de volumen novedoso utilizando microelectrodos de
nanoingeniería" se publica en Nature
Communications .
Aunque
todavía queda un largo camino para llegar a observar con esta precisión los
miles de millones de conexiones neuronales que existen en el cerebro humano,
esta investigación representa un significativo avance en esta dirección.
El
trabajo fue realizado en colaboración con investigadores del Instituto
Max-Planck de Investigación Médica en Heidelberg, la Universidad de Heidelberg,
el Hospital Universitario de Heidelberg, UCL, el Instituto Nacional de
Investigación Médica MRC y el Centro Médico de la Universidad de Columbia.
Fuente:
The Francis Crick Institute 12.ene.2018 / Tendencias 21 04.feb.2018
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