Nuevas herramientas mejorarán la especificidad de las imágenes en el cerebro de ratón
Cerebelo del atlas posnatal de cerebro de rata CIVM. Crédito: Neurolex
Esta es la gran pregunta de la neurociencia moderna: ¿cómo se relacionan la estructura y la actividad del cerebro con la función? Una de las principales formas en que los neurocientíficos estudian la dinámica de esas relaciones es midiendo la actividad neuronal a través de imágenes fluorescentes en el cerebro del ratón, un proceso que se dificulta debido a la densidad del tejido cerebral y sus fibras nerviosas entrelazadas y superpuestas. Investigadores del Instituto Buck, en un esfuerzo de equipo con colaboradores de la Universidad de California, San Francisco, han desarrollado herramientas que facilitan hacer esa gran pregunta al hacer que la obtención de imágenes de los circuitos neuronales sea más fácil y precisa. Los resultados se publican en Neuron.
Dirigidos por la profesora asistente de Buck, Jennifer Garrison, Ph.D., los investigadores utilizaron el ribosoma, una gran «máquina» dentro de la célula que produce proteínas, para anclar sensores en el cuerpo celular, o «soma». Las neuronas tienen una arquitectura única, con fibras que se ramifican del soma llamadas axones y dendritas. Estas fibras a menudo representan más del 90% del volumen de la célula. Cuando las proteínas fluorescentes se propagan por todas las partes de una neurona, y esa neurona está incrustada en el tejido cerebral que está densamente empaquetado con otras neuronas y sus ramas entremezcladas, puede ser complicado separar las señales de las células individuales.
En Los investigadores de este estudio demostraron que un nanocuerpo atado a una subunidad del ribosoma se puede usar para atrapar la proteína verde fluorescente (GFP) en el soma y excluirla de los axones y las dendritas, lo que permite la visualización directa de niveles bajos de fluorescencia previamente indetectables. También conectaron sensores de calcio codificados genéticamente (GCaMP) al ribosoma para atraparlos en el cuerpo celular. Los canales de calcio se abren cuando se activa una neurona, lo que hace que los cambios en los niveles de calcio sean un indicador de la actividad neuronal. La nueva herramienta riboGCaMP puede rastrear la dinámica del calcio dentro de los somas de las neuronas entremezcladas, al tiempo que elimina la contaminación cruzada de las redes enredadas de fibras nerviosas en el tejido.
«Es un giro que agrega funcionalidad a la imagen molecular existente caja de herramientas utilizada por los neurocientíficos», dijo Garrison, y agregó que las técnicas de imágenes actuales a menudo requieren el uso de muchas herramientas analíticas para limpiar los datos de imágenes después de recopilarlos. «En el ratón, resuelve el problema de deshacerse de la fluorescencia de fondo y la actividad espuria que proviene de los axones y dendritas circundantes. Creemos que esto será muy útil para la comunidad, lo cual es emocionante».
Garrison dice ribo-GCaMP se puede usar para experimentos de imágenes a largo plazo en el cerebro del ratón, dado que el ribosoma se expresa de manera confiable con el tiempo en el cuerpo celular. «Es posible retroceder y obtener imágenes de las mismas neuronas durante hasta seis meses, lo que es realmente útil cuando se obtienen imágenes de un animal vivo, ya que nos permite monitorear longitudinalmente la actividad neuronal del mismo animal, en lugar de observar diferentes cohortes a lo largo del tiempo».
La herramienta también funciona en el gusano nematodo C. elegans, lo que permite obtener imágenes de todo el cerebro con una cinética más rápida y una fluorescencia más brillante. Actualmente, la mayoría de las imágenes en el cerebro del gusano emplean GCaMPs localizados en el núcleo, que está más lejos de la sinapsis donde ocurre la transmisión neuronal. «Tanto en el cerebro de los gusanos como en el de los ratones, se puede medir la actividad neuronal a nivel de la población. En los gusanos, se pueden observar todas las dinámicas neuronales a nivel de todo el cerebro, lo cual es clave para comprender cómo funcionan los circuitos neuronales», dijo Garrison.
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El nuevo método visualiza grupos de neuronas a medida que calculan Más información: Imágenes de circuitos neuronales dirigidas a soma mediante anclaje de ribosomas, Neuron (2020). DOI: 10.1016/j.neuron.2020.05.005 Información de la revista: Neuron
Proporcionado por Buck Institute for Research on Aging Cita: Nuevas herramientas mejorarán la especificidad de imágenes en el cerebro del ratón (22 de junio de 2020) recuperado el 31 de agosto de 2022 de https://medicalxpress.com/news/2020-06-tools-specificity-imaging-mouse-brain.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.