Los investigadores han redefinido cómo se entrega la luz al cerebro, creando una nueva plataforma de imagen que puede rastrear la actividad eléctrica de casi 200 neuronas simultáneamente a velocidades y profundidades récord. La tecnología, llamada FlatMux, fue desarrollada por un equipo de la Universidad Rockefeller y publicada en Nature Methods.
La investigación
Liderado por Alipasha Vaziri, jefe del Laboratorio de Neurotecnología y Biofísica en Rockefeller, el equipo diseñó una plataforma de imagen de voltaje de dos fotones que captura señales eléctricas en tiempo real de neuronas en tejido cerebral vivo. Los métodos tradicionales como la imagen de calcio son lentos e indirectos, midiendo oleadas de calcio en lugar de los impulsos eléctricos reales. FlatMux supera esto mediante el uso de indicadores de voltaje codificados genéticamente (GEVIs) que fluorescen en respuesta a cambios de voltaje, permitiendo la medición directa de la actividad neuronal.
La innovación clave está en la entrega de luz. En lugar de usar un barrido láser mecánico, que crea compromisos entre la potencia del láser, el calentamiento del tejido y la sensibilidad de la señal, FlatMux usa una cavidad óptica para dividir un haz láser en pulsos precisamente temporizados. Esto envía 150 millones de muestras por segundo a través de la muestra, minimizando el calentamiento mientras maximiza el rendimiento de fotones por neurona. El resultado: velocidades de fotograma de hasta 2000 Hz a profundidades de 500 micrómetros, registrando de casi 200 neuronas en una o múltiples capas corticales en ratones despiertos y con la cabeza fija.
El sistema incluso puede detectar señales sinápticas subumbral—fluctuaciones de voltaje débiles que ocurren antes de los potenciales de acción—permitiendo a los investigadores mapear la conectividad funcional y observar la computación paralela a través de redes neuronales mientras los animales realizan comportamientos sensoriales.
Por qué es importante
Esta tecnología abre una nueva ventana a cómo el cerebro procesa la información. Al observar la actividad eléctrica de muchas neuronas simultáneamente, los científicos pueden comenzar a entender cómo la cognición emerge de redes distribuidas en lugar de neuronas individuales. Para cualquiera curioso sobre su propio cerebro, esta investigación subraya que nuestras habilidades cognitivas—atención, memoria, toma de decisiones—dependen de una actividad rápida y coordinada a través de millones de células. Herramientas como FlatMux pueden eventualmente llevar a mejores diagnósticos para condiciones neurológicas donde la comunicación en red se descompone, como la epilepsia o la enfermedad de Alzheimer.
Qué puedes hacer
Aunque no puedes construir un FlatMux en casa, puedes apoyar la red de tu cerebro participando en actividades cognitivamente estimulantes. Desafía tus circuitos neuronales con rompecabezas, aprende una nueva habilidad, o toma nuestra prueba de coeficiente intelectual adaptativa gratuita para obtener una línea base de tus fortalezas cognitivas. El entrenamiento cerebral regular puede ayudar a mantener la velocidad y eficiencia de tus conexiones neuronales.
Fuente: Neuroscience News
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