Las neuronas cerebrales son fundamentales para el procesamiento de información, pero estudiarlas plantea cierta complejidad. Un equipo de científicos financiado por la Unión Europea diseñó herramientas optogenéticas para resolver las dificultades técnicas asociadas a este tipo de estudios.
Las neuronas almacenan, procesan y transmiten información a través de impulsos eléctricos. Hasta el momento, los científicos únicamente podían correlacionar las respuestas neuronales con los cambios ambientales y registrar las respuestas en el comportamiento después de estimular a las neuronas.
El objetivo de los científicos del proyecto MANIPULATENEURALCODE (Determination of the neural code, or how the brain processes and stores information, by recording and stimulating neural activity in awake behaving mice) fue combinar ambas estrategias. Manipular la actividad de las neuronas de interés y registrar su actividad contribuiría a determinar el patrón espaciotemporal de la actividad cerebral que conduce a la percepción o la actividad.
Los científicos del proyecto utilizaron luz para registrar y manipular selectivamente la actividad neuronal con resolución unicelular mediante microscopia de dos fotones avanzada. Más específicamente, pusieron a punto herramientas optogenéticas no invasivas utilizando señales de calcio para registrar y estimular diferentes neuronas simultáneamente y estudiaron su efecto sobre el comportamiento de ratones. Esta estrategia supone un análisis cuantitativo de las redes neuronales.
En primer lugar, los científicos trabajaron con hasta veinte neuronas seleccionadas por el usuario para la activación optogenética precisa espaciotemporal en animales en vigilia y de comportamiento normal. Como consecuencia, lograron fotoestimular la misma población neuronal bajo diferentes condiciones de comportamiento.
Gracias al equipo de herramientas optogenéticas de MANIPULATENEURALCODE se dispone de un estudio in vivo del cerebro de mamífero a largo plazo, flexible y de alto rendimiento. Cabe destacar que esta técnica no invasiva es precisa y permite estudiar los circuitos neuronales definidos funcionalmente con alta resolución espaciotemporal. Los resultados de la investigación se publicaron en la prestigiosa revista Nature Methods (Packer et al, 2015).
El equipo de herramientas desarrollado durante el curso del proyecto permite investigar la naturaleza del código neuronal y estudiar el patrón natural de actividad en los circuitos neuronales. En consecuencia, los científicos podrán descifrar y resolver la disfunción cerebral en enfermedades debilitantes como la ansiedad, depresión, adicción, autismo y trastornos del movimiento. Para millones de personas afectadas habrá esperanzas de una mejora en la calidad de vida.
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