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Cortocircuito: La estimulación eléctrica del hipotálamo conduce a la actividad fMRI en la corteza entorrinal (ECx), la corteza motora (MCx) y la sustancia negra (SN) en ratas que expresan sondas NOSTIC (izquierda) pero no en los controles (derecha).
POR HOLLY BARKER
Fuente: Spectrum | 30/03/2022
Fotografía: Spectrum
Una nueva sonda permite a los investigadores supervisar las interacciones entre neuronas seleccionadas en todo el cerebro, utilizando imágenes de resonancia magnética funcional
Una nueva sonda permite a los investigadores supervisar las interacciones entre neuronas seleccionadas en todo el cerebro, utilizando imágenes de resonancia magnética funcional (fMRI). Esta herramienta puede ser útil para estudiar los circuitos cerebrales en modelos animales de autismo.
La RMNf tradicional registra los cambios en el flujo sanguíneo como medida indirecta de la actividad neuronal. Puede rastrear la actividad en todo el cerebro, pero no los patrones de señalización entre neuronas individuales.
Las sondas ópticas pueden tomar medidas más precisas de la actividad neuronal. Pero estas sondas -que emiten luz fluorescente en respuesta a la entrada de calcio en una neurona en funcionamiento- sólo funcionan en animales transparentes, como el pez cebra, o perforando un agujero en el cráneo del animal, lo que limita la visión del investigador a la actividad en las regiones exteriores del cerebro.
En el nuevo estudio, los investigadores diseñaron una versión sensible al calcio de una enzima llamada óxido nítrico sintasa, denominada NOSTIC por "óxido nítrico sintasa para el contraste de imágenes". Cuando se expresa en las neuronas, la NOSTIC genera óxido nítrico -un gas que hace que los vasos sanguíneos se expandan y el flujo sanguíneo aumente- en respuesta al pico de calcio asociado a la actividad neuronal, creando así una señal que puede ser captada por la fMRI.
Los investigadores empaquetaron esta sonda genética en un vector del virus del herpes y la inyectaron en la región estriada -que interviene en la motivación y la coordinación del movimiento- del cerebro de las ratas. El virus del herpes se utiliza para rastrear los circuitos neuronales porque entra en todas las células que se comunican con la región infectada.
Tres semanas después, sedaron a las ratas y monitorizaron la actividad cerebral de los animales con IRMf mientras estimulaban eléctricamente el hipotálamo lateral, un estímulo gratificante que se sabe que activa el cuerpo estriado.
Repitiendo el experimento con la adición de un fármaco que inhibe la sonda y comparando los resultados, los investigadores pudieron medir selectivamente la actividad de las células marcadas con NOSTIC.
Las neuronas del mesencéfalo, la corteza motora y la corteza entorrinal, una región implicada en la memoria, mostraron aumentos de actividad específicos de NOSTIC en respuesta a la estimulación cerebral profunda, lo que sugiere que las regiones están implicadas en la diafonía con el cuerpo estriado en respuesta a la recompensa. El estudio se publicó en marzo en Nature Neuroscience.
La herramienta podría utilizarse para cartografiar las interacciones neuronales y revelar cómo dan lugar a diferencias en el comportamiento motor y social en modelos animales de autismo, afirma el investigador principal, Alan Jasanoff, profesor de ingeniería biológica, ciencias cerebrales y cognitivas, y ciencia e ingeniería nuclear en el Instituto Tecnológico de Massachusetts.
El grupo de Jasanoff está probando la sonda en primates no humanos y está trabajando en métodos para potenciar la señal de la sonda minimizando los efectos secundarios. En principio, la sonda podría acoplarse a otros eventos intracelulares o a métodos de obtención de imágenes de mayor resolución, como las imágenes funcionales por ultrasonidos, afirma Jasanoff.
Cite este artículo: https://doi.org/10.53053/IQIN5705
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