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Un microscopio de perlas de luz descubrirá el cerebro profundo

Un microscopio de perlas de luz descubrirá el cerebro profundo

La microscopía de perlas de luz promete revolucionar el campo de las imágenes cerebrales: brinda máxima resolución y velocidad para poder visualizar la actividad neuronal en las regiones profundas del cerebro, a un nivel inimaginable con las tecnologías actuales.

Una nueva técnica de microscopía desarrollada por investigadores de la Universidad Rockefeller, en Estados Unidos, revela la actividad de un millón de neuronas en el cerebro de un roedor: el avance permitirá capturar imágenes detalladas de la actividad de una gran cantidad de neuronas en diferentes profundidades del cerebro, a alta velocidad y con una claridad sin precedentes.

Capturar las complejidades de la actividad del cerebro requiere instrumentos que aporten calidad de resolución, diferentes escalas de visualización y velocidad en la obtención de imágenes. Esto es imprescindible para visualizar millones de neuronas con una resolución nítida mientras se conectan y forman sinapsis, desde rincones distantes de la corteza cerebral y en una fracción de segundo.

Ahora, la microscopía de perlas de luz (LBM) parece concretar ese objetivo, ofreciendo una solución creativa y empujando los límites de la velocidad de obtención de imágenes al máximo. Según una nota de prensa, esto se logra eliminando el “tiempo muerto” entre pulsos de láser secuenciales cuando no se registra neuroactividad y, al mismo tiempo, suprimiendo la necesidad de escaneo.

Un nuevo estudio publicado recientemente en la revista Nature Methods ha logrado demostrar el poder de esta innovación tecnológica: los científicos pudieron obtener imágenes de increíble calidad y en tiempo real de la actividad casi simultánea de un millón de neuronas en el cerebro de un ratón. Con algunas adaptaciones, la técnica podría ser empleada en breve en el cerebro humano.

Un salto de calidad

Para los especialistas, la microscopía de perlas de luz permitirá investigar cuestiones biológicas de una manera que no ha sido posible hasta el momento. Además de capturar la actividad de las neuronas en regiones cerebrales muy separadas y a una elevada velocidad, la tecnología brinda una resolución unicelular: será posible analizar al mismo tiempo y con gran nivel de detalle la naturaleza de la red densamente interconectada del cerebro y la actividad individual de cada neurona.

En la actualidad, la microscopía de barrido de dos fotones combinada con el uso de etiquetas fluorescentes ha permitido obtener imágenes de calidad de la actividad de las neuronas, incluso dentro de los tejidos cerebrales menos transparentes. Pero esta tecnología tiene sus limitaciones.

Principalmente, con esta tecnología es difícil capturar la actividad neuronal en franjas amplias del cerebro sin sacrificar la resolución o la velocidad. Sin embargo, para trabajar sobre determinadas patologías o fenómenos es imprescindible registrar interacciones simultáneas entre las regiones sensorial, motora y visual del cerebro.

Tema relacionado: Podemos manipular el cerebro profundo.

Pulsos más pequeños para desvelar el cerebro profundo

Es en este punto donde la microscopía de perlas de luz obtiene un gran avance, ya que es capaz de dividir un pulso lumínico en 30 subpulsos más pequeños. Como estos diminutos pulsos se sumergen en 30 profundidades diferentes del cerebro, inducen la misma cantidad de fluorescencia en cada profundidad o ubicación.

El resultado es la obtención de múltiples imágenes de la actividad neuronal en regiones separadas del cerebro, sin resignar calidad de visualización o velocidad en la captura. En otras palabras, se obtiene un «mapa ampliado» del cerebro que permite acceder a las regiones profundas y poder hacer «zoom» sobre la actividad de cada neurona.

Los investigadores concluyeron que aunque existen cuestiones neurobiológicas que pueden ser resueltas mediante el microscopio estándar de dos fotones, la microscopía de perlas de luz supone un paso adelante que permitirá abordar aspectos que los métodos existentes no llegan a cubrir. Gracias a esto, los misterios inherentes al cerebro profundo podrán comenzar a ser revelados a la brevedad.

Referencia

High-speed, cortex-wide volumetric recording of neuroactivity at cellular resolution using light beads microscopy. Demas, J., Manley, J., Tejera, F. et al. Nature Methods (2021).DOI:https://doi.org/10.1038/s41592-021-01239-8

Foto: la neuroactividad de un millón de neuronas en el cerebro de un ratón, con una resolución sin precedentes. Crédito: Alipasha Vaziri.

Pablo Javier Piacente

Pablo Javier Piacente es periodista especializado en comunicación científica y tecnológica.

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