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1 de Marzo de 2019
Neuroimagen

Ya es posible captar la actividad neuronal de gusanos y peces en movimiento

El nuevo enfoque, declarado método del año 2018, abre la puerta al estudio cerebral del comportamiento en libertad.

El microscopio de código abierto NeuBtracker permite observar la actividad neuronal del pez cebra mientras este se mueve en libertad. Es uno de los dispositivos desarrollados durante los últimos años para estudiar la base neuronal de la conducta natural. [Cortesía de Antonella Lauri / Universidad Técnica de Múnich]

La obtención de neuroimágenes de animales en movimiento ha sido declarada método del año 2018 por la revista Nature Methods por su impacto en el estudio de la base neuronal de la conducta. Repasamos aquí los principales hitos que han marcado su desarrollo, así como los retos que plantea el análisis de los grandes conjuntos de datos que generan estos estudios.

La etología tiene como objetivo comprender las conductas naturales de los animales en libertad. A fin de conseguir un maridaje entre etología y neurociencia, se necesita acceder a las neuronas que gobiernan los actos voluntarios. Ello, a su vez, requiere una intervención experimental. No obstante, la inserción en el cerebro de dispositivos de registro, sean eléctricos u ópticos, resulta perjudicial para el organismo a la par que laborioso para el investigador. Además, cuando se estudia una conducta en el laboratorio, los movimientos del sujeto y la riqueza de su entorno sensorial se ven a menudo limitados.

Lo ideal sería acceder directamente al cerebro de un animal mientras este se mueve libremente en un entorno real. Ello sería posible mediante el empleo de pequeños animales transgénicos transparentes. Con microscopios potentes e indicadores ópticos codificados genéticamente se ha conseguido visualizar directamente la actividad neuronal en nematodos Caenorhabditis elegans y en larvas de pez cebra. Por otra parte, los avances técnicos recientes permiten registrar un mayor número de neuronas y de conductas en más especies de vertebrados e invertebrados. Y con técnicas avanzadas de formación de imágenes volumétricas, entre las que figuran métodos novedosos de microscopía de fluorescencia que emplean «reporteros ópticos» de actividad neuronal, como la familia de indicadores de calcio GCaMP, se han captado las primeras imágenes de muchas, si no la mayoría, de las neuronas que componen el sistema nervioso de larvas de pez cebra y nematodos C. elegans, si bien sus movimientos estaban restringidos.

Pero la posibilidad de registrar los patrones de actividad del sistema completo ha propiciado en los últimos años varios descubrimientos sorprendentes sobre la organización neuronal de los estados conductuales y las vías sensitivomotoras. Por ejemplo, al relacionar la información sensorial y la dinámica global del cerebro con los comportamientos ficticios de larvas de pez cebra inmovilizadas, se ha observado la existencia de una multiplicidad en las rutas que dan lugar a las respuestas optomotoras. En el caso de C. elegans, el estudio del cerebro de gusanos inmovilizados que se arrastran de forma ficticia hacia adelante y atrás ha revelado dinámicas de atractores que sincronizan distintas regiones del sistema nervioso durante diferentes estados motores.

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