Observación del cerebro que se mueve libremente en acción
El fibroscopio permite observar el cerebro de un animal que se mueve libremente en acción. Crédito: Obra de arte: Julia Kuhl
Los científicos que trabajan en Caesar han desarrollado un pequeño microscopio montado en la cabeza que permite el acceso al funcionamiento interno del cerebro. El nuevo sistema permite la medición de la actividad de poblaciones neuronales ubicadas en la capa cortical profunda con resolución unicelular, en un animal que se comporta libremente.
Comprender cómo los circuitos del cerebro animal generan comportamiento en respuesta al entorno es uno de los objetivos centrales de la neurociencia. Si bien es posible estudiar el comportamiento animal observando cómo un animal resuelve problemas, comprender el papel del cerebro en la generación del comportamiento requiere medir la actividad del circuito cerebral al mismo tiempo.
Las imágenes in vivo no son nada nuevo en biología: Se remonta a los inicios de la microscopía. Para mirar dentro del cerebro, se pueden usar microscopios especiales que pueden ver a través del tejido, lo que permite observar los circuitos neuronales en funcionamiento. El uso de un microscopio para obtener imágenes de la actividad neuronal tiene la ventaja de ser relativamente no invasivo. Montado fuera del cerebro, el microscopio simplemente envía luz al cerebro y, a su vez, recibe la luz emitida por el cerebro. Si bien los microscopios convencionales son demasiado pesados para permitir la obtención de imágenes funcionales de animales que se comportan libremente, en los últimos años se ha realizado un esfuerzo significativo para desarrollar microscopios miniaturizados montados en la cabeza.
En 2009, el grupo de Jason Kerr, en colaboración con el grupo de Winfried Denk en el Instituto Max Planck de Neurobiología (Martinsried), estableció un microscopio multifotónico miniaturizado montado en la cabeza. Permitió el registro de la actividad de las poblaciones neuronales ubicadas en las pocas capas superiores de la corteza visual de ratas conscientes que se movían libremente. Si bien este ‘fibroscopio de dos fotones’ fue un gran avance en la medición de la actividad cerebral de los animales que se comportan libremente, la mayoría de las capas corticales permanecieron fuera del alcance. Para obtener imágenes de las capas más profundas de la corteza a nivel celular, se necesitaba un nuevo enfoque.
En colaboración con el grupo de Philip Russell en el Instituto Max Planck para la Ciencia de la Luz, el grupo de Kerr ha desarrollado ahora un pequeño Microscopio multifotónico montado en la cabeza capaz de obtener imágenes de todas las capas corticales en una rata que se mueve libremente. La luz se entrega a través de una fibra de vidrio diseñada y fabricada a medida, aprovechando el «efecto de tres fotones» para obtener imágenes de la actividad neuronal ubicada en las capas corticales profundas. En comparación con la microscopía de fluorescencia de dos o un fotón, la microscopía de tres fotones es ideal para obtener imágenes más profundas en el tejido disperso y permite imágenes más claras de células individuales en la profundidad del tejido. El nuevo microscopio permite obtener imágenes continuas de poblaciones de neuronas, incluso cuando el animal corre o realiza tareas de comportamiento complejas, durante largos períodos de tiempo.
Los investigadores esperan que el fibroscopio sea ampliamente aplicable a la investigación del comportamiento, como en el caso anterior. los microscopios tenían una profundidad de imagen limitada y no eran adecuados para su uso durante largos períodos de tiempo, lo que restringía los tipos de comportamientos que podían observarse. Con este nuevo enfoque, los investigadores ahora pueden comprender la compleja dinámica de la red que subyace a la computación neuronal que, a su vez, forma la base de la percepción y el comportamiento.
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Una nueva forma de observar la actividad cerebral en acción Más información: Alexandr Klioutchnikov et al, Microscopio montado en la cabeza de tres fotones para obtener imágenes de capas corticales profundas en ratas que se mueven libremente, Métodos de la naturaleza (2020). DOI: 10.1038/s41592-020-0817-9 Información de la revista: Nature Methods
Proporcionado por Max Planck Society Cita: Observando el cerebro que se comporta libremente en acción (2020 , 20 de mayo) recuperado el 31 de agosto de 2022 de https://medicalxpress.com/news/2020-05-freely-brain-action.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.