Nueva técnica permitiría mapear circuitos dentro del cerebro a gran escala

Investigadores de varias instituciones en Estados Unidos desarrollaron una técnica que revela imágenes en tercera dimensión (3D) del cerebro con una resolución y velocidad sin precedentes.

El enfoque ofrece una perspectiva única de las funciones de las neuronas individuales, facilita su localización, traza conexiones entre ellas y además, visualiza orgánulos dentro de las células sobre grandes volúmenes de tejido cerebral. Así­ lo indica la nota del Instituto de Tecnologí­a de Massachusetts (MIT, por su sigla en inglés), en Estados Unidos.

El nuevo sistema combina un método para expandir el tejido cerebral, lo que posibilita obtener imágenes a una resolución más alta, con una técnica de microscopí­a 3D rápida conocida como microscopí­a de luz de celosí­a. Los investigadores demostraron que podrí­an usar estas metodologí­as para conseguircopias de todo el cerebro de la mosca de la fruta, así­ como de grandes secciones del cerebro del ratón, mucho más rápido que antes. El artí­culo fue publicado en la revista Science.

“Muchos problemas en biologí­a son multiescala. Mediante el uso de microscopí­a de luz de celosí­a, junto con el proceso de microscopí­a de expansión, ahora se pueden obtener imágenes a gran escala sin perder de vista la configuración a nanoescala de biomoléculas”, explicó Edward Boyden, profesor asociado de ingenierí­a biológica y de ciencias cerebrales y cognitivas en MIT, y miembro del Instituto McGovern para la Investigación del Cerebro, el Laboratorio de Medios y el Instituto Koch para la Investigación del Cáncer Integrativo del MIT.

El casamiento del microscopio óptico de celosí­a con microscopí­a de expansión es esencial para lograr la sensibilidad, resolución y escalabilidad de la imagen que se está procesando”,

dijo EricBetzig, miembro principal del campus de investigación Janelia y profesor de fí­sica y biologí­a molecular y celular en la Universidad de California, en Berkeley, Estados Unidos.

En 2015, el laboratorio de Boyden desarrolló un modo de generar imágenes de tejido cerebral de muy alta resolución utilizando un microscopio de luz común. Su técnica se basó en la expansión del tejido antes de obtener las láminas, el resultado fue copias del revestimiento a una resolución aproximada de 60 nanómetros cuando en el pasado, solo podí­an lograrse con herramientas de súper resolución.

En el nuevo estudio, Boyden y sus colegas combinaron la microscopí­a de expansión con la de luz de celosí­a. Esta tecnologí­a tiene algunos rasgos clave que la hacen ideal para aparearse con microscopí­a de expansión, puede obtener imágenes rápidas de gran tamaño, además, induce mucho menos fotodaño que otras técnicas de microscopí­a fluorescente, resalta la publicación.

Las imágenes de muestras de tejido expandido generan enormes cantidades de datos, hasta decenas de terabytes por muestra, por lo que los investigadores también tuvieron que diseñar técnicas de procesamiento de imágenes computacionales altamente paralelizadas que podrí­an dividir los datos en fragmentos más pequeños, analizarlos y volverlos a unir en un todo coherente.

Los expertos demostraron el poder de la nueva técnica al obtener imágenes de las capas de las neuronas en la corteza somatosensorial de los ratones después de expandir el volumen del tejido cuatro veces. Se enfocaron en un tipo de neurona conocida como células piramidales, una de las excitadoras más comunes que se encuentran en el sistema nervioso, concluye el MIT.