Un dispositivo óptico inalámbrico revela el nuevo papel de la "hormona de los mimos"

POR CHLOE WILLIAMS

Fuente: Spectrum / 15/07/2020

Fotografía: Spectrum

Un nuevo dispositivo inalámbrico activa las neuronas de un ratón, mientras “navega” por una jaula con comida, escondites y otros ratones, permitiendo a los investigadores estudiar el comportamiento social en un entorno realista(1). Los experimentos realizados con esta configuración sugieren que la oxitocina tiene efectos distintos en contextos diferentes, lo que puede ser particularmente importante a medida que los investigadores exploran el valor de la hormona, como tratamiento potencial para el autismo.

El dispositivo hace uso de la optogenética, una técnica en la que los investigadores utilizan impulsos de luz para activar o silenciar las neuronas. Los investigadores del autismo han utilizado este enfoque para manipular los circuitos neuronales en ratones, pero los dispositivos optogenéticos tradicionales implican un cable de fibra óptica, que ata al animal e interfiere con las interacciones sociales.

Otros dispositivos inalámbricos han sido capaces de activar neuronas sin ataduras, pero los investigadores los han usado, principalmente, para estudiar el comportamiento social de sólo dos ratones que interactúan durante sólo unos 15 minutos en una jaula que, de otra manera, estaría vacía. Es un escenario que no logra capturar a un rango completo de comportamientos de los ratones(2).

El nuevo dispositivo inalámbrico, alimentado por dos baterías de reloj, consiste en un diodo emisor de luz, unido a una fibra óptica que se implanta en el cerebro. Tiene un interruptor de encendido y apagado que permite a los investigadores controlarlo de forma remota usando un imán colocado dentro de la jaula.

Usando esta configuración, los investigadores pueden modular la actividad cerebral en un grupo de ratones mientras vagan durante días a través de una jaula que tiene escondites, plataformas, un nido, comida y agua.

Mando a distancia

Los científicos pueden encender y apagar el nuevo dispositivo usando un imán, permitiéndoles estudiar a los ratones mientras se mueven libremente.

Cortesía de Sergey Anpilov

Temperamento transitorio

Los diseñadores del dispositivo lo probaron en ratones diseñados para expresar proteínas sensibles a la luz en parte del hipotálamo. Esta región produce la hormona oxitocina, que se cree que reduce la agresión y mejora los lazos sociales. Cuando se administra como un spray nasal, mejora las habilidades sociales en algunas personas con autismo.

En una prueba, el equipo colocó un ratón macho en la jaula con una hembra durante seis días, dándole tiempo al macho para establecer su territorio. El séptimo día, los investigadores sacaron a la hembra y activaron el dispositivo en el macho, entregando varios impulsos de luz para estimular la producción de oxitocina. El equipo introdujo entonces un ratón macho desconocido en la jaula y observó el comportamiento del primer ratón.

Como era de esperar, los ratones estimulados a producir más oxitocina fueron menos agresivos con el intruso que los controles, según informaron los investigadores en junio en Neuron. Estos ratones también pasaron más tiempo autocreciendo, en promedio, lo que es consistente con investigaciones anteriores.

Sin embargo, en otra prueba, la oxitocina pareció tener el efecto opuesto. Los investigadores equiparon a cuatro ratones machos con dispositivos y los dejaron mezclarse durante cuatro días. El equipo luego entregó cinco impulsos de luz durante dos días consecutivos a los cuatro ratones y evaluó los cambios de comportamiento. Hicieron la misma prueba con cuatro controles.

El primer día, los ratones con neuronas productoras de oxitocina activadas mostraron un mayor incremento en el comportamiento social que los ratones control: tenían más probabilidades de estar cerca de otros ratones y pasaban menos tiempo solos, fuera del nido. En el segundo día, sin embargo, los mismos ratones se volvieron más agresivos que los controles, persiguiendo a otros ratones más a menudo.

El nuevo dispositivo podría ayudar a los investigadores a comprender mejor los diversos efectos de la oxitocina. También podría utilizarse para estudiar otros comportamientos en entornos grupales complejos.

REFERENCIAS

1. Anpilov S. y otros. Neuron Epub antes de impresión (2020) PubMed.

2. Peters S.M. et al. Eur. J. Pharmacol. 759, 42-50 (2015) PubMed.

TAGS: agresión, autismo, medio ambiente, modelos de ratones, óptica, oxitocina, tecnología