Cartografían por primera vez un microcircuito cerebral

Investigadores del Instituto Francis Crick de Londres han conseguido cartografiar por primera vez un microcircuito cerebral gracias a una nueva técnica llamada Nanoengineered Electroporation Microelectrodes (NEMs), según informa el citado instituto en un comunicado.

Ya se sabe que los procesos cerebrales que nos permiten ver, oler y saborear el mundo se basan en el trabajo de grupos especializados de neuronas que se conectan en microcircuitos, el substrato anatómico en el que se realizan todas las funciones del sistema nervioso.

Conocer cuántos y qué tipo de neuronas componen estos microcircuitos proporcionaría a los científicos una comprensión más profunda de cómo el cerebro computa información compleja sobre el mundo que nos rodea. Pero las técnicas existentes no han logrado obtener hasta ahora una imagen completa de estos procesos cerebrales.

La nueva técnica, publicada en Nature Communications, supera las limitaciones anteriores y ha permitido cartografiar las 250 células que componen un microcircuito situado en la parte del cerebro de un ratón que procesa el olor, algo que nunca se había logrado.

El método podría ser utilizado por científicos de todo el mundo para descubrir la arquitectura de diferentes partes del cerebro, aseguran los investigadores.

Los científicos perforaron microagujeros en la caja craneal e introdujeron una micropipeta en el cerebro de roedores al nivel del glomérulo olfatorio u olfativo, una estructura cuadrada localizada en la capa glomérular del bulbo olfatorio del encéfalo. La micropipeta es un instrumento de laboratorio empleado para succionar y transferir pequeños volúmenes de líquidos y permitir su manejo en las distintas técnicas analíticas.

A continuación usaron corrientes eléctricas y técnicas de micro fluorescencia para visualizar las 250 neuronas incluidas en este microcircuito sin dañarlas, algo nunca conseguido en el campo de la nanoingeniería.

A diferencia de otros métodos, el nuevo sistema actúa en todas las células del microcircuito y calcula las proporciones de diferentes tipos de células en este circuito, lo que puede dar pistas sobre la función de esta parte del cerebro.

Aprender mucho más

Aunque este trabajo se realiza a pequeña escala, los investigadores consideran que a través de este sistema será posible aprender mucho más sobre cómo funciona el cerebro en un nivel que hasta ahora era desconocido por la ciencia.

Parten de la base de que, como el cerebro está compuesto de unidades repetitivas, lo que se aprende sobre una parte del cerebro puede extenderse a otras regiones. Además, al disponer de una nueva herramienta de exploración a niveles tan ocultos del cerebro, se puede aplicar a otro tipo de neuronas para observar cómo controlan directamente el comportamiento y el procesamiento sensorial.

Aunque el cerebro vivo puede ser observado con las conocidas técnicas de imagen neuronal y de microscopía, no ha sido posible profundizar más y observar en directo el microcircuito cerebral porque esa opción supone abrir la caja craneal e introducir electrodos con la finalidad de estudiar la comunicación interneuronal.

Como esa opción no es posible en humanos por imperativos éticos, estos investigadores lo han conseguido en cerebros de ratones, obteniendo con la nueva técnica una observación en directo del funcionamiento de los microcircuitos neuronales, hasta ahora inaccesibles para la ciencia.

Aunque todavía queda un largo camino para llegar a observar con esta precisión los miles de millones de conexiones neuronales que existen en el cerebro humano, esta investigación representa un significativo avance en esta dirección.

Referencia

Architecture of a mammalian glomerular domain revealed by novel volume electroporation using nanoengineered microelectrodes. Nature Communications 9, Article number: 183 (2018). doi:10.1038/s41467-017-02560-7