Láseres utilizados para controlar los cerebros de los ratones y acelerar el consumo de batidos
Ahora, la luz láser que brilla en los cerebros de los ratones puede activar neuronas individuales y cambiar el comportamiento de los animales. Los científicos han utilizado la técnica para mejorar la rapidez con la que los ratones beben batidos, pero también podría ayudar a los investigadores a mapear la función cerebral a una escala más fina de lo que es posible actualmente.
Neurocientíficos de la Universidad de Stanford en California realizaron experimentos en ratones que habían sido modificados genéticamente para tener neuronas sensibles a la luz en una región del cerebro llamada corteza orbitofrontal. Esta área está involucrada en percibir y responder a las recompensas. Al hacer brillar la luz láser en neuronas específicas, los investigadores aceleraron la velocidad a la que los ratones consumían un batido alto en calorías. Los resultados, informados el 12 de noviembre en la reunión anual de la Sociedad de Neurociencia en San Diego, California, muestran por primera vez que la técnica, conocida como optogenética, puede controlar el comportamiento activando una serie de células individuales.
Uno de los objetivos de la optogenética es crear sistemas automatizados que puedan manipular dinámicamente el cerebro usando solo luz, dice Michael Häusser, neurocientífico del University College London, Reino Unido. Esto se puede lograr modificando las neuronas para que contengan una proteína que hace que la célula se active cuando se activa con un destello de luz de color, y otra proteína que hace que la célula emita un destello de un color diferente cuando se activa. Los dispositivos que detectan el segundo color pueden identificar rápidamente los sitios activos asociados con ciertos comportamientos y adaptar qué células serán estimuladas para responder a la primera luz. Tal sistema podría alterar los procesos neuronales que vinculan el alcohol con las recompensas adictivas, o los desencadenantes visuales asociados con los flashbacks en el PTSD.
También requiere una precisión más allá de las capacidades de las técnicas optogenéticas actuales para activar grupos de células. En algunos casos, la activación de una sola neurona puede cambiar el comportamiento de un animal, por lo que los golpes accidentales en las células vecinas podrían interrumpir los esfuerzos para mapear el cerebro.
foco láser
En experimentos con ratones, un equipo de Stanford dirigido por los neurocientíficos Joshua Jennings y Karl Deisseroth hizo brillar luz láser a través de un dispositivo que dispersa la luz en patrones que golpean neuronas específicas.
Para asegurarse de que las células a las que se dirigieron apuntaran específicamente a las recompensas de alimentos, los investigadores mapearon las células involucradas en las recompensas sociales, que se mezclaron con las células de recompensa de calorías pero que impulsaron comportamientos distintos. Hicieron que un pequeño ratón corriera alrededor de un tubo dentro de un microscopio y lo tocara con la nariz del ratón cuyo cerebro estaba siendo fotografiado, y luego mapeó qué neuronas respondían cuando los dos animales interactuaban.
Cuando los investigadores repitieron el primer experimento con una bebida alta en calorías, pero estimulando las neuronas sociales en lugar de las neuronas de recompensa de los alimentos, los ratones continuaron lamiendo al mismo ritmo. El equipo de investigación ahora está tratando de determinar si la activación de las neuronas sociales haría que los animales se comportaran como si estuvieran sintiendo la feromona, como mover los bigotes, incluso cuando los ratones jóvenes no estuvieran presentes.
La modificación del comportamiento es un paso importante en la exploración del potencial de la estimulación unicelular, dice Weijian Yang, neuroingeniero de la Universidad de Columbia en la ciudad de Nueva York. En la reunión, él y el neurocientífico Luis Carrillo Reed propusieron un enfoque diferente para la modificación del comportamiento, conectando artificialmente las neuronas que normalmente están involucradas en comportamientos muy diferentes. Entrenaron a los ratones para que lamieran una recompensa solo cuando veían un determinado patrón en una pantalla y mapearon las neuronas que respondieron a la imagen y las neuronas que respondieron a la recompensa.
La estimulación repetida de estas neuronas no relacionadas usando optogenética finalmente hizo que se dispararan en sincronía, dijo Carrillo-Reid, por lo que estimular solo una de estas neuronas hizo que los ratones vieran el patrón y lo lamieran, aunque el patrón no coincidía. existir.
Hauser está impresionado con el trabajo y dice que el siguiente paso es identificar toda la vía neuronal que se está alterando. También es importante averiguar cómo percibe el cerebro del ratón cuando se le estimula para que cualquier cambio se sienta lo más natural posible. «El verdadero potencial del control de todas las luces aún no se ha desbloqueado», dijo.
Este artículo se reproduce con permiso y se publicó por primera vez el 17 de noviembre de 2022.
