Manuel Zimmer y su equipo en el Instituto de Investigación de Patología Molecular IMP presentan nuevos hallazgos sobre la actividad cerebral de la lombriz intestinal Caenorhabditis elegans. Los científicos pudieron mostrar que las células cerebrales neuronas, organizadas en una red de todo el cerebro, aunque ejercen diferentes funciones, se coordinan entre sí de manera colectiva. También podrían vincular directamente estas actividades coordinadas en el cerebro del gusano con los procesos que generan el comportamiento. Los resultados del estudio se presentan en la edición actual de la revista Cell.
Uno de los principales objetivos de la neurociencia es desentrañar cómo funciona el cerebro en su totalidad y cómo genera el comportamiento. El mayor desafío para resolver este rompecabezas está representado por la gran complejidad de los sistemas nerviosos. Un cerebro de ratón, por ejemplo, consistede millones de neuronas unidas entre sí de una manera muy compleja. En contraste con eso, el nematodo Caenorhabditis elegans está equipado con un sistema nervioso compuesto por solo 302 neuronas. Debido a su fácil manejo y sus propiedades de desarrollo, este gusano pequeño y transparentese ha convertido en uno de los organismos modelo más importantes para la investigación básica. Desde hace casi 30 años, se conoce la lista de conexiones entre neuronas individuales. A pesar del bajo número de neuronas, sus redes neuronales poseen un alto grado de complejidad y un comportamiento sofisticado;Por lo tanto, el gusano representa un animal de elección para estudiar la función cerebral.
Interacción de grupos neuronales en redes de todo el cerebro
Los investigadores se han concentrado principalmente en estudiar las funciones de células neuronales individuales o algunas de sus interacciones para explicar comportamientos como los movimientos. Para el gusano, se sabe cómo algunas neuronas individuales funcionan como unidades aisladas dentro de la red,pero no se sabía cómo trabajan juntos como grupo. Manuel Zimmer, líder del grupo en el IMP, quería abordar esta pregunta sin resolver en su investigación. Junto con su equipo, combinó dos tecnologías de vanguardia para elestudio actual: primero, los científicos usaron técnicas de microscopía 3D para medir simultáneamente y rápidamente diferentes regiones del cerebro; segundo, usaron gusanos genéticamente diseñados con una proteína fluorescente que causó que las neuronas del gusano parpadearan cuando estaban activos ". Esta combinación fue brillantepara nosotros, ya que permitió una resolución unicelular de nuestras grabaciones en todo el cerebro en tiempo real ", Zimmer explica las ventajas de este enfoque.
Leyendo la mente del gusano
Zimmer y su equipo probaron la reacción de los animales a los estímulos del exterior cuando intentaban encontrar comida. Bajo el microscopio, se reveló a los investigadores una imagen fascinante: "Vimos que la mayoría de las neuronas están constantemente activas y se coordinan conentre sí de una manera que abarca todo el cerebro. Actúan como un conjunto ", explica el científico postdoctoral Saul Kato, quien encabezó el estudio junto con Harris Kaplan y Tina Schrödel, estudiantes graduados en el laboratorio de Zimmer. Los animales fueron inmovilizados para estos experimentos, susreacciones que, por lo tanto, representan intenciones en lugar de reflejar el movimiento real.
Con una técnica diferente de microscopía, creada para gusanos que se mueven libremente, los científicos pudieron detectar las neuronas que inician el movimiento. Hubo una correlación directa entre la actividad de ciertas redes y el impulso de los movimientos; por lo tanto, Zimmer y su equipo-los trabajadores literalmente podían ver pensar a los gusanos. Estas actividades de red no solo representaban movimientos cortos, sino también su ensamblaje en estrategias de comportamiento más duraderas, como la búsqueda de alimentos. "Esto es algo que nadie ha logrado hacer antes", señala Zimmer. SugerenciasSe han encontrado patrones similares de actividad neural en animales superiores, pero hasta ahora solo una fracción de las neuronas en las subregiones del cerebro podría examinarse al mismo tiempo. Zimmer y sus colegas, por lo tanto, confían en que sus resultados representan principios básicos defunción cerebral, a pesar de que el gusano solo está distantemente relacionado con los mamíferos.
Investigación de mecanismos moleculares
Muchas preguntas en el área de la neurobiología permanecen en gran medida sin resolver, como cómo se toman las decisiones o si el cerebro opera de manera algorítmica formal, como una computadora. En la siguiente fase de investigación, Manuel Zimmer intenta analizar los mecanismos moleculares subyacenteslos procesos que investigó. "También sería interesante observar más de cerca los estados cerebrales duraderos como el sueño y la vigilia", dice, exponiendo sus ambiciosos planes para el futuro.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Instituto de Investigación de Patología Molecular . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
Referencia del diario :
Cita esta página :