Captar la actividad cerebral mediante "luz esculpida"

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Un objetivo principal en neurociencias es conocer a fondo cómo el sistema nervioso de un organismo procesa la información sensorial que le llega de los sentidos y genera reacciones de conducta. Para lograr este objetivo, los científicos deben obtener mapas detallados de cómo las células nerviosas están conectadas dentro del cerebro, así como obtener información sobre cómo estas redes que las conectan interactúan en tiempo real.

El organismo que los neurocientíficos suelen observar para estudiar de este modo la función cerebral es un gusano pequeño y transparente. El nematodo simple C. elegans está equipado con sólo 302 neuronas que están conectadas por unas 8.000 sinapsis. Es un sistema neuronal lo bastante modesto como para poderlo estudiar a fondo. De hecho, éste es el único animal del que se ha obtenido un mapa anatómico completo de su sistema nervioso.

Ya ha habido investigaciones centradas en estudiar la actividad de neuronas individuales y de pequeñas redes neuronales en el gusano, pero en ninguna de ellas se ha conseguido establecer un mapa funcional del sistema nervioso entero. Esto se debe principalmente a las limitaciones en las técnicas usadas de obtención de imágenes: La actividad de células individuales puede ser observada con alta precisión, pero poder observar las funciones de todas las neuronas que comprenden un cerebro entero ha sido un desafío mayor. Así, siempre se había tenido que llegar a una solución de compromiso entre la precisión espacial o temporal y el tamaño de las regiones del cerebro a estudiar.

La situación parece que ahora va a cambiar drásticamente.

Parte frontal de un gusano vista a través de un microscopio. Las neuronas del "cerebro" del gusano están coloreadas en verde. Por encima, aparecen representados los discos de luz de la técnica de microscopía utilizada. (Imagen: © Instituto de Investigació

Científicos del Instituto de Investigación de Patología Molecular (IMP) de Viena, los Laboratorios Max Perutz (MFPL) en la misma ciudad austriaca, y la Universidad de Viena han conseguido superar las limitaciones descritas gracias a su desarrollo de una técnica de captación de imágenes de alta velocidad con una resolución de hasta una única neurona.

Los equipos de Alipasha Vaziri y Manuel Zimmer han creado una técnica que está basada en la capacidad de “esculpir” la distribución tridimensional de la luz en la muestra.

Con este nuevo tipo de microscopía, los científicos son capaces de grabar, con una alta resolución espacial y temporal, la actividad del 70 por ciento de las células nerviosas en la cabeza de un gusano.