Un nuevo sistema óptico muestra cómo las decisiones iluminan el cerebro
Crédito: Dominio público
Cuando tomamos decisiones incluso simples sobre cómo interactuar con el mundo, confiamos en los cálculos realizados por redes de neuronas que se extienden por nuestro cerebro. Pero, ¿qué son exactamente estas redes neuronales informáticas?
Responder a esta pregunta requiere medir la actividad de muchas neuronas en todo el cerebro cuando un animal toma una decisión.
Ahora, un equipo de investigadores de Stanford dirigido por el bioingeniero Karl Deisseroth y el ingeniero eléctrico Gordon Wetzsteinajunto con el estudiante graduado Isaac Kauvar y el becario postdoctoral Timothy Machado han desarrollado una técnica óptica que puede registrar simultáneamente la actividad de las neuronas distribuidas por toda la superficie superior de la corteza cerebral de un ratón, una parte clave del cerebro involucrada en la toma de decisiones. Publicaron sus hallazgos en mayo en la revista Neuron.
Los estudios ópticos del cerebro no son del todo nuevos. Los investigadores ya saben cómo rastrear la actividad cerebral mediante el uso de tintes fluorescentes y proteínas que emiten luz cuando se activa una neurona. Sin embargo, hasta ahora, tales técnicas ópticas no han sido capaces de registrar estos débiles destellos de luz de muchas neuronas, distribuidas a lo largo de la superficie curva de la corteza cerebral y trabajando juntas para tomar una decisión, como tomar o no un trago de agua. .
Una técnica llamada COSMOS captura películas de actividad neuronal a lo largo de la corteza cerebral curvada del cerebro de un ratón. Crédito: Universidad de Stanford
Para superar esta barrera, los investigadores de Stanford diseñaron un microscopio bifocal análogo a los anteojos bifocales que les permite mantener enfocada toda la superficie curva del cerebro.
El microscopio bifocal usa una sola cámara para capturar dos películas de actividad neuronal al mismo tiempo: una enfocada en los lados del cerebro y la otra enfocada en el medio, para proporcionar una vista de lado a lado que se muestra en un video. Luego, los investigadores extraen computacionalmente las señales que reflejan el tiempo, la intensidad y la duración del disparo de las neuronas de estas dos películas para obtener una medición completa de la actividad neuronal en toda la superficie.
Los investigadores llaman a este sistema Observación cortical por multifocal síncrono Muestreo Óptico, o COSMOS. Además de estudiar el control motor y la toma de decisiones, el equipo también utiliza COSMOS para estudiar la percepción sensorial en animales y como técnica de detección para desarrollar mejores fármacos psiquiátricos.
El prototipo del sistema COSMOS es relativamente simple de construir y cuesta menos de $ 50,000, que es cientos de miles de dólares más barato que otros sistemas ópticos para registrar la dinámica de la población neuronal. Para fomentar una mayor adopción y desarrollo de la técnica, los autores han creado un sitio web con instrucciones para ayudar a otros investigadores a construir sus propios sistemas COSMOS.
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La diferencia entre el cerebro de un experto y el de un novato Más información: Isaac V. Kauvar et al. La observación cortical mediante muestreo óptico multifocal síncrono revela una codificación de acciones generalizada en la población, Neuron (2020). DOI: 10.1016/j.neuron.2020.04.023 Información de la revista: Neuron
Proporcionado por la Universidad de Stanford Cita: Un nuevo sistema óptico muestra cómo las decisiones iluminan el cerebro (2 de junio de 2020) recuperado el 31 de agosto de 2022 de https://medicalxpress.com/news/2020-06-optical-decisions-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.