Gusanos microscópicos ayudan a crear un atlas multicolor del cerebro

Gusanos microscópicos ayudan a crear un atlas multicolor del cerebro
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Un atlas cerebral en el cual cada neurona se relaciona con un color distinto fue desarrollado por investigadores de la Universidad de Columbia, en base a un trabajo con el diminuto gusano C. elegans. De acuerdo a una nota de prensa, el mapa del cerebro hará posible resolver misterios relacionados con el funcionamiento de las redes neuronales en el sistema nervioso.

Si tenemos en cuenta que el cerebro humano dispone de 86 mil millones de neuronas y alrededor de 100 billones de sinapsis o conexiones que se establecen entre las células nerviosas, queda claro por qué aún existen diferentes incógnitas sobre la forma en la cual se desarrollan las redes neuronales para dar lugar a múltiples comportamientos o pensamientos.

Considerando que cada neurona posee una función específica, como ubicarnos en tiempo y espacio, procesar nuestros recuerdos o movilizar un músculo en concreto, los científicos estadounidenses pensaron que identificarlas con diferentes colores podría ser interesante para rastrear su dinámica, sus asociaciones y su participación en circuitos cerebrales.

Para avanzar en este propósito, pensaron en comenzar su trabajo con un gusano microscópico llamado Caenorhabditis elegans (C. elegans). Lograron identificar cada neurona en el cerebro de esta especie de gusano, habitualmente utilizada en la investigación biológica.

Pintando neuronas

Además, un mapa multicolor permite apreciar por completo la dinámica cerebral de este organismo. Los científicos emplearon proteínas fluorescentes para dotar a cada neurona de un color característico, mediante una técnica de ingeniería genética recientemente desarrollada.

Los resultados de la investigación, que fueron publicados en la revista Cell, sugieren que el enfoque podría trasladarse a cualquier otro organismo, constituyéndose en una herramienta innovadora y de gran importancia para el estudio de la dinámica cerebral. Es que más allá de poder “pintar” cada neurona con un color que la identifica, la nueva técnica llamada NeuroPAL hace posible observar de manera integral el funcionamiento del cerebro y del sistema nervioso.

Según Oliver Hobert, profesor del Departamento de Ciencias Biológicas de la Universidad de Columbia y uno de los científicos responsables del estudio, “es asombroso observar un sistema nervioso en su totalidad y ver lo que hace, como se ha logrado con los gusanos C. elegans en el marco de esta investigación”, indicó. «Las imágenes creadas son impresionantes: aparecen puntos brillantes de color en el cuerpo del gusano como luces de Navidad en una noche oscura», agregó.

¿En el cerebro humano?

Ahora, un software en desarrollo busca llevar el método NeuroPAL más allá del gusano, diseñando los tonos óptimos para posibles sistemas de identificación de cualquier tipo de célula o tejido en toda clase de organismos, siempre y cuando sean posibles manipulaciones genéticas.

Las aplicaciones de este método en el ser humano serían de gran trascendencia. Por ejemplo, los científicos podrían comprender visualmente y con mayor facilidad el papel de cada parte de un sistema biológico, como en el caso de las redes neuronales que forman parte de la dinámica cerebral. De esta manera, si algo no funciona será mucho más simple determinar dónde se origina el problema.

El avance también posee implicancias en el campo de la genética. Es que los colores del mapa cerebral están pintados en el ADN de la neurona y se vinculan con genes específicos. En consecuencia, las tonalidades pueden utilizarse para revelar si estos genes actúan o no en una célula nerviosa en concreto.

Referencia

NeuroPAL: A Multicolor Atlas for Whole-Brain Neuronal Identification in C. elegans. Eviatar Yemini, Albert Lin, Amin Nejatbakhsh, Liam Paninski, Vivek Venkatachalam and Oliver Hobert. Cell (2020).DOI:https://doi.org/10.1016/j.cell.2020.12.012

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Foto:

Un gusano enrollado y el atlas cerebral. Cada neurona se puede identificar por su color, que se agrega mediante proteínas fluorescentes. Crédito: Eviatar Yemini.