Investigador desarrolla método para mapear cambios en células cerebrales, desarrollo en ratones
Un mapa de tipos de células en el cerebro de un ratón en desarrollo, con colores asignados a las estructuras según la profundidad dentro del cerebro. Crédito: Kim Lab, Facultad de Medicina de Penn State
Investigadores de Penn State han desarrollado un nuevo método para estudiar momentos clave en el desarrollo del cerebro. Yongsoo Kim, profesor asistente de ciencias neuronales y del comportamiento en la Facultad de Medicina de Penn State, está utilizando el método para comprender cómo cambia la expresión del receptor de oxitocina en ratones con un desarrollo normal y modelos de ratones con trastorno del espectro autista.
La técnica permite a los científicos crear mapas de cerebros de ratones en desarrollo que pueden mostrar la cantidad de ciertos tipos de células presentes en diferentes regiones y es un primer paso fundamental para poder estudiar los trastornos del desarrollo neurológico en el cerebro.
«Las conexiones neuronales clave se forman durante el desarrollo temprano», dijo Kim. «Podemos aplicar este método de mapeo para estudiar los cambios de diferentes tipos de células cerebrales en cerebros de ratones en desarrollo para comprender los trastornos del neurodesarrollo a nivel celular».
Kim y sus colegas crearon mapas para ayudarlos a comprender cómo la oxitocina, un neurotransmisor producido por el cerebro, es utilizado por el cerebro durante el curso del desarrollo temprano. Investigaciones anteriores revelaron que la oxitocina juega un papel en la regulación del comportamiento social, pero hay poca información sobre cómo los receptores que median el efecto de la oxitocina en las redes neuronales del cerebro están presentes en diferentes partes del cerebro a lo largo del tiempo durante el desarrollo.
El equipo de investigación planteó la hipótesis de que diferentes regiones del cerebro tendrían diferentes niveles de expresión del receptor de oxitocina (OTR) a medida que maduran las áreas individuales del cerebro. Estudios previos que investigaron la expresión del receptor de oxitocina utilizaron métodos en los que solo regiones seleccionadas del cerebro podían analizarse en porciones.
La nueva técnica de Kim es capaz de obtener imágenes de cerebros completos de ratones a una resolución celular utilizando tomografía de dos fotones en serie y máquina algoritmos basados en el aprendizaje para detectar neuronas marcadas con fluorescencia que expresan receptores de oxitocina.
El equipo creó cerebros moldeados a partir de diferentes períodos de desarrollo postnatal temprano, 7, 14, 21 y 28 días después del nacimiento. Las plantillas se crearon generando promedios de imágenes cerebrales y etiquetando la anatomía clave. Sirvieron como punto de referencia para obtener imágenes, detectar y cuantificar los receptores de oxitocina durante las diferentes fases del desarrollo. Los resultados del estudio se publicaron recientemente en Nature Communications.
Kim y sus colegas encontraron que la expresión de OTR alcanzó su punto máximo en cerebros de ratones 21 días después del nacimiento, lo que equivale a la primera infancia en humanos. La expresión de OTR en el hipotálamo continuó aumentando hasta la edad adulta, lo que indica que la señalización de la oxitocina puede desempeñar un papel en la generación de un comportamiento específico del sexo. También estudiaron ratones que no podían producir receptores de oxitocina y notaron que había una densidad sináptica significativamente reducida, lo que indica que la oxitocina juega un papel clave en el cableado del cerebro.
Kim dice que se usó el mismo método para estudiar OTR en este estudio podría aplicarse a otros tipos de células cerebrales para comprender su disposición espacial a lo largo del tiempo. El equipo de investigación construyó una plataforma basada en la web para alojar y mostrar las nuevas imágenes para que otros investigadores accedan a ellas.
«Estas imágenes servirán como una línea de base esencial para comparar la expresión de OTR en varios modelos de ratones con trastornos cerebrales, «Kim dijo. «Pudimos estudiar la expresión de OTR en un modelo de ratón con autismo y nos basaremos en estos hallazgos para estudiar más a fondo los cambios funcionales y anatómicos de diferentes tipos de células cerebrales y cómo los factores genéticos y ambientales pueden afectar el desarrollo del cerebro en la primera infancia».
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Hay más sobre la oxitocina, la llamada hormona del amor Más información: Kyra T. Newmaster et al, Mapa cuantitativo de resolución celular del receptor de oxitocina en ratones en desarrollo posnatal cerebros, Nature Communications (2020). DOI: 10.1038/s41467-020-15659-1 Información de la revista: Nature Communications
Proporcionado por la Universidad Estatal de Pensilvania Cita: Investigador desarrolla método para mapear cambios en células cerebrales, desarrollo en ratones (2020, 13 de julio) obtenido el 31 de agosto de 2022 de https://medicalxpress.com/news/2020-07-method-brain-cell-mice.html Este documento está sujeto a derechos de autor. Aparte de cualquier trato justo con fines de estudio o investigación privados, ninguna parte puede reproducirse sin el permiso por escrito. El contenido se proporciona únicamente con fines informativos.