Usando un nuevo indicador de calcio que se acumula en los cuerpos celulares de las neuronas (recuadros a la derecha), los neurocient\u00edficos del MIT pueden obtener im\u00e1genes con mayor precisi\u00f3n de la actividad neuronal. Los indicadores de calcio tradicionales (cuadros a la izquierda) pueden generar interferencias que desenfocan las im\u00e1genes. Cr\u00e9dito: Howard Gritton, Universidad de Boston <\/p>\n
Cuando las neuronas disparan un impulso el\u00e9ctrico, tambi\u00e9n experimentan una oleada de iones de calcio. Al medir esos picos, los investigadores pueden monitorear indirectamente la actividad de las neuronas, ayud\u00e1ndolos a estudiar el papel de las neuronas individuales en muchas funciones cerebrales diferentes. <\/p>\n
Un inconveniente de esta t\u00e9cnica es la diafon\u00eda generada por los axones y las dendritas que se extienden desde las neuronas vecinas, lo que dificulta obtener una se\u00f1al distintiva de la neurona que se est\u00e1 estudiando. Los ingenieros del MIT ahora han desarrollado una forma de superar ese problema mediante la creaci\u00f3n de indicadores de calcio, o sensores, que se acumulan solo en el cuerpo de una neurona.<\/p>\n
\u00abLa gente est\u00e1 usando indicadores de calcio para monitorear la actividad neuronal en muchas partes del cerebro\u00bb, dice Edward Boyden, profesor de Y. Eva Tan en neurotecnolog\u00eda y profesor de ingenier\u00eda biol\u00f3gica y de ciencias del cerebro y cognitivas en el MIT. \u00abAhora pueden obtener mejores resultados, obteniendo registros neuronales m\u00e1s precisos que est\u00e1n menos contaminados por diafon\u00eda\u00bb.<\/p>\n
Para lograr esto, los investigadores fusionaron un indicador de calcio de uso com\u00fan llamado GCaMP con un p\u00e9ptido corto que lo dirige a el cuerpo celular. La nueva mol\u00e9cula, que los investigadores llaman SomaGCaMP, se puede incorporar f\u00e1cilmente a los flujos de trabajo existentes para la obtenci\u00f3n de im\u00e1genes de calcio, dicen los investigadores.<\/p>\n
Boyden es el autor principal del estudio, que aparece hoy en Neuron. Los autores principales del art\u00edculo son el cient\u00edfico investigador Or Shemesh, el postdoctorado Changyang Linghu y el expostdoctorado Kiryl Piatkevich.<\/p>\n
Enfoque molecular<\/p>\n
El indicador de calcio GCaMP consiste en una prote\u00edna fluorescente unida a un calcio- prote\u00edna de uni\u00f3n llamada calmodulina y una prote\u00edna de uni\u00f3n a calmodulina llamada p\u00e9ptido M13. GCaMP emite fluorescencia cuando se une a los iones de calcio en el cerebro, lo que permite a los investigadores medir indirectamente la actividad de las neuronas.<\/p>\n
\u00abEl calcio es f\u00e1cil de obtener im\u00e1genes, porque va de una concentraci\u00f3n muy baja dentro de la c\u00e9lula a una concentraci\u00f3n muy alta cuando una neurona est\u00e1 activa\u00bb, dice Boyden, quien tambi\u00e9n es miembro del Instituto McGovern para la Investigaci\u00f3n del Cerebro, del Laboratorio de Medios y del Instituto Koch para la Investigaci\u00f3n Integral del C\u00e1ncer del MIT.<\/p>\n
La forma m\u00e1s sencilla de detectar estas se\u00f1ales fluorescentes es con un tipo de imagen llamado microscop\u00eda de un fot\u00f3n. Esta es una t\u00e9cnica relativamente econ\u00f3mica que puede obtener im\u00e1genes de grandes muestras de cerebro a alta velocidad, pero la desventaja es que capta la diafon\u00eda entre las neuronas vecinas. GCaMP entra en todas las partes de una neurona, por lo que las se\u00f1ales de los axones de una neurona pueden aparecer como si vinieran del cuerpo celular de una vecina, lo que hace que la se\u00f1al sea menos precisa.<\/p>\n
Una t\u00e9cnica m\u00e1s costosa llamada La microscop\u00eda de dos fotones puede superar esto en parte al enfocar la luz muy de cerca en las neuronas individuales, pero este enfoque requiere un equipo especializado y tambi\u00e9n es m\u00e1s lento.<\/p>\n
Cr\u00e9dito: Unsplash\/CC0 Dominio p\u00fablico <\/p>\n
El laboratorio de Boyden decidi\u00f3 adoptar un enfoque diferente , modificando el indicador en s\u00ed, en lugar del equipo de imagen.<\/p>\n
\u00abPensamos, en lugar de enfocar la luz \u00f3pticamente, \u00bfqu\u00e9 pasar\u00eda si enfoc\u00e1ramos el indicador molecularmente?\u00bb \u00e9l dice. \u00abMucha gente usa hardware, como microscopios de dos fotones, para limpiar las im\u00e1genes. Estamos tratando de construir una versi\u00f3n molecular de lo que otras personas hacen con el hardware\u00bb.<\/p>\n
En un art\u00edculo relacionado que se public\u00f3 el a\u00f1o pasado, Boyden y sus colegas utilizaron un enfoque similar para reducir la diafon\u00eda entre las sondas fluorescentes que reflejan directamente el voltaje de la membrana de las neuronas. Paralelamente, decidieron probar un enfoque similar con im\u00e1genes de calcio, que es una t\u00e9cnica mucho m\u00e1s utilizada.<\/p>\n
Para dirigir GCaMP exclusivamente a los cuerpos celulares de las neuronas, los investigadores intentaron fusionar GCaMP con muchas prote\u00ednas diferentes. Exploraron dos tipos de candidatos: prote\u00ednas naturales que se sabe que se acumulan en el cuerpo celular y p\u00e9ptidos dise\u00f1ados por humanos en colaboraci\u00f3n con la profesora de biolog\u00eda del MIT Amy Keating, quien tambi\u00e9n es autora del art\u00edculo. Estas prote\u00ednas sint\u00e9ticas son prote\u00ednas enrolladas, que tienen una estructura distintiva en la que m\u00faltiples h\u00e9lices de las prote\u00ednas se enrollan juntas.<\/p>\n
Menos diafon\u00eda<\/p>\n
Los investigadores seleccionaron alrededor de 30 candidatos en neuronas cultivadas en platos de laboratorio, y luego eligi\u00f3 dos, una bobina en espiral artificial y una prueba de p\u00e9ptido natural en animales. Trabajando con Misha Ahrens, que estudia el pez cebra en el Campus de Investigaci\u00f3n de Janelia, descubrieron que ambas prote\u00ednas ofrec\u00edan mejoras significativas con respecto a la versi\u00f3n original de GCaMP. La relaci\u00f3n se\u00f1al-ruido, una medida de la fuerza de la se\u00f1al en comparaci\u00f3n con la actividad de fondo, aument\u00f3 y la actividad entre las neuronas adyacentes mostr\u00f3 una correlaci\u00f3n reducida.<\/p>\n
En estudios con ratones, realizados en el laboratorio de Xue Han en Boston University, los investigadores tambi\u00e9n encontraron que los nuevos indicadores reduc\u00edan las correlaciones entre la actividad de las neuronas vecinas. Estudios adicionales con un microscopio en miniatura (llamado microendoscopio), realizados en el laboratorio de Kay Tye en el Instituto Salk de Estudios Biol\u00f3gicos, revelaron un aumento significativo en la relaci\u00f3n se\u00f1al-ruido con los nuevos indicadores.<\/p>\n
\u00abNuestro nuevo indicador hace que las se\u00f1ales sean m\u00e1s precisas. Esto sugiere que las se\u00f1ales que las personas miden con GCaMP regular podr\u00edan incluir diafon\u00eda\u00bb, dice Boyden. \u00abExiste la posibilidad de una sincron\u00eda artificial entre las c\u00e9lulas\u00bb.<\/p>\n
En todos los estudios con animales, encontraron que la prote\u00edna artificial en espiral produc\u00eda una se\u00f1al m\u00e1s brillante que el p\u00e9ptido natural que probaron. Boyden dice que no est\u00e1 claro por qu\u00e9 las prote\u00ednas de bobina enrollada funcionan tan bien, pero una posibilidad es que se unan entre s\u00ed, lo que hace que sea menos probable que viajen muy lejos dentro de la c\u00e9lula.<\/p>\n
Boyden espera usar la nueva mol\u00e9culas para tratar de obtener im\u00e1genes de los cerebros completos de animales peque\u00f1os como gusanos y peces, y su laboratorio tambi\u00e9n est\u00e1 poniendo los nuevos indicadores a disposici\u00f3n de cualquier investigador que quiera usarlos.<\/p>\n
\u00abDeber\u00eda ser muy f\u00e1cil implementar y, de hecho, muchos grupos ya lo est\u00e1n usando\u00bb, dice Boyden. \u00abPueden usar los microscopios regulares que ya est\u00e1n usando para obtener im\u00e1genes de calcio, pero en lugar de usar la mol\u00e9cula GCaMP regular, pueden sustituir nuestra nueva versi\u00f3n\u00bb. <\/p>\n
Explore m\u00e1s<\/p>\n
Las nuevas herramientas mejorar\u00e1n la especificidad de las im\u00e1genes en el cerebro del rat\u00f3n Informaci\u00f3n de la revista:<\/strong> Neuron <\/p>\n Proporcionado por el Instituto Tecnol\u00f3gico de Massachusetts Cita<\/strong> : Un enfoque enfocado para obtener im\u00e1genes de la actividad neuronal en el cerebro (26 de junio de 2020) recuperado el 31 de agosto de 2022 de https:\/\/medicalxpress.com\/news\/2020-06-focused-approach-imaging-neural-brain.html Este documento es sujeto a derechos de autor. Aparte de cualquier trato justo con fines de estudio o investigaci\u00f3n privados, ninguna parte puede reproducirse sin el permiso por escrito. El contenido se proporciona \u00fanicamente con fines informativos.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":" Usando un nuevo indicador de calcio que se acumula en los cuerpos celulares de las neuronas (recuadros a la derecha), los neurocient\u00edficos del MIT pueden obtener im\u00e1genes con mayor precisi\u00f3n de la actividad neuronal. Los indicadores de calcio tradicionales (cuadros a la izquierda) pueden generar interferencias que desenfocan las im\u00e1genes. Cr\u00e9dito: Howard Gritton, Universidad de … Continuar leyendo \u00abUn enfoque enfocado para obtener im\u00e1genes de la actividad neuronal en el cerebro\u00bb<\/span><\/a><\/p>\n","protected":false},"author":1,"featured_media":0,"comment_status":"","ping_status":"","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"footnotes":""},"categories":[1],"tags":[],"class_list":["post-28476","post","type-post","status-publish","format-standard","hentry","category-general"],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/www.biblia.work\/articulos-salud\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/28476","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/www.biblia.work\/articulos-salud\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/www.biblia.work\/articulos-salud\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.biblia.work\/articulos-salud\/wp-json\/wp\/v2\/users\/1"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.biblia.work\/articulos-salud\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=28476"}],"version-history":[{"count":0,"href":"https:\/\/www.biblia.work\/articulos-salud\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/28476\/revisions"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/www.biblia.work\/articulos-salud\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=28476"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.biblia.work\/articulos-salud\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=28476"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.biblia.work\/articulos-salud\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=28476"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}