Una nueva tecnología permitiría mejorar el conocimiento del cerebro al ser capaz de conocer la actividad de todas las neuronas simultáneamente en tiempo realSerá posible monitorear las neuronas en tiempo real

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Con sus más de 80 mil millones de neuronas, el cerebro humano es capaz de realizar cerca de 10 mil millones de operaciones es por segundo. El llevar un registro de una décima parte de esta actividad neuronal es ya de por sí un gran desafío para los científicos, quienes utilizan normalmente para esta tarea matrices de microelectrodos. Por lo menos eso era la norma hasta el nuevo estudio publicado en la revista Sciencie Advance que propone utilizar fotones en vez de electrodos para medir esta actividad. Según explicó la investigadora Liset Menéndez de la Prida del Instituto Cajal del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC), se ha logrado idear una sonda capaz de recibir las ondas electromagnéticas emitidas por los fotones liberados por el sistema nervioso.

Los científicos de la Universidad de California Santa Cruz ya han ensayado esta idea in vitro sobre células excitables del corazón, los cardiomiocitos, ya que estas células tienen propiedades similares a las neuronas. A través de sondas nanoscópicas inalámbricas es posible transmitir resultados en alta resolución de las mediciones realizadas sobre las oscilaciones de los electrones de una amplia región electrones que son estimulados por la luz. Según los investigadores, los sistemas basados en microelectrodos usados hasta el momento podían realizar 200 mediciones, mientras que esta nueva tecnología permite alcanzar diez millones de mediciones de señales eléctricas, las cuales son transformadas en señales ópticas que permiten la interpretación del comportamiento tanto de cardiomiocitos como de neuronas. “Nunca se había hecho antes. Con los cardiomiocitos queremos, en primer lugar, demostrar que funciona. La señal eléctrica de las células tiene un modelo tan particular que decidimos crear algo que nos permitiría verla”, dijo a El País de Madrid Ali Yanik, principal autor del estudio.

Aunque este nuevo método de medición es muy prometedor, convertir tantas señales eléctricas en lumínicas es difícil e implica después para los investigadores el tener que deconstruir toda la información para identificar la señal correspondiente a cada célula por separado. Aún así, Menéndez de la Prida cree que en este problema serán de mucha ayuda los avances en la inteligencia artificial.  Antes de este estudio, la única manera de estudiar el comportamiento de las neuronas por medio del uso de la luz necesitaba la expresión por parte de las células a estudiar de una proteína fluorescente, lo que implicaba una edición genética.  “No sabemos aún qué consecuencias puede suponer esto como para arriesgarnos y trasladarla al ser humano”, informó Menéndez de la Prida. Pero las nuevas sondas ópticas de Yanik utilizan señalización de fluorescencia, la cual es una técnica extracelular que no requiere modificaciones genéticas. “Es una nueva manera de leer y de explotar la luz y su interacción con el tejido cerebral”, agregó la experta, “aunque es cierto que, para no invadir en absoluto este órgano, tendríamos que desarrollar una técnica para leer a distancia”.

En los próximos cuatro años, el CSIC, la Comisión Europea y el Centro de Investigaciones Oncológicas (CNIO) brindarán unos 3,5 millones de euros  para que investigadores europeos puedan levar a cabo el proyecto NanoBright que busca utilizar la luz de una forma similar a la planteada por el estudio de Yanik. Según Menéndez de la Prida, este nuevo sistema permitirá estudiar en profundidad el microambiente de regiones cerebrales afectadas por ciertas enfermedades neurológicas como la epilepsia o el desarrollo de tumores.

 

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