Investigadores del Centro RIKEN de Biología del Desarrollo CDB en Japón han desarrollado una forma de obtener imágenes en 3D de súper resolución de estructuras delicadas en lo profundo del cerebro. Publicado en Informes de celda , el trabajo describe un nuevo proceso para hacer que el tejido cerebral sea transparente que supera a otros métodos y permite obtener imágenes extremadamente detalladas de estructuras pequeñas pero importantes dentro de las neuronas.
Muchos aspectos del aprendizaje y el comportamiento van acompañados de cambios estructurales en las neuronas en la sinapsis, el lugar donde las neuronas se comunican entre sí enviando y recibiendo neurotransmisores como la dopamina, la serotonina y el glutamato. Poder ver este tipo de cambios estructuralesen 3-D nos ayudará a entender cómo se ven los cambios normales y nos permitirá identificar las diferencias que ocurren en situaciones anormales.
Los microscopios de fluorescencia son muy útiles para esto porque las proteínas fluorescentes a menudo se usan para rastrear neuronas que se originan en una región específica del cerebro o para etiquetar estructuras específicas de interés, como las sinapsis de una neurona. Una cuestión importante es que para crear con precisiónImágenes en 3D de tejido profundo en el cerebro, el cerebro necesita ser transparente.
En los últimos años, se han desarrollado varios métodos para hacer que el tejido sea transparente, un proceso llamado limpieza óptica. Dos problemas que afectan el desarrollo de estos agentes para la microscopía de alta resolución son el daño tisular y las aberraciones esféricas que crean imágenes inexactas. Hasta la fecha,Los métodos de limpieza han sido útiles para obtener imágenes de grandes estructuras a bajas resoluciones, pero el daño tisular a través de productos químicos agresivos o la hinchazón los hace poco prácticos para obtener imágenes de estructuras finas en las neuronas, como las espinas dendríticas o los botones axonales.
Aprovechando su éxito anterior con el agente de limpieza SeeDB See Deep Brain, el grupo CDB dirigido por Takeshi Imai ha desarrollado una nueva receta, llamada SeeDB2, que además minimiza las aberraciones esféricas disruptivas, mantiene estructuras finas sin daños y permitefluoróforos brillantes y estables: los compuestos químicos que reemiten la luz cuando se excitan y permiten imágenes fluorescentes.
Las sustancias como el agua y el aceite hacen que la luz se ralentice y doble cantidades diferentes, que se cuantifica como sus índices de refracción. Para limpiar el tejido sin inducir la dispersión de la luz y las aberraciones esféricas, el equipo tocó una estrategia para igualar el índice de refracción delun agente limpiador al de las muestras de tejido.Una receta especial de iohexol y saponina, amortiguada en Tris-EDTA, coincidió con el índice de refracción de las muestras utilizadas en imágenes de alta resolución con lentes objetivas usando inmersión en aceite, y demostró que limpia y mantiene las muestras de manera efectivasin introducir ningún daño morfológico.
"Aunque el grado de transparencia obtenido con SeeDB2 es menor que el que se puede lograr con otros agentes de limpieza óptica", señala Imai, "solo SeeDB2 puede usarse para obtener imágenes de súper resolución de estructuras neuronales finas. Por lo tanto, los investigadores deben elegir elagente de limpieza que mejor se adapte a su propósito experimental "
Usando SeeDB2, el equipo pudo obtener imágenes de súper resolución de circuitos neuronales 10 veces más profundos en el cerebro de lo que era posible en el pasado, y demostró que su enfoque era compatible con varios tipos diferentes de microscopía de súper resolución.
Como muchos trastornos cognitivos están asociados con anomalías sinápticas, como una forma de mostrar lo que se puede lograr con su nueva receta, el grupo se centró en obtener imágenes de las dendritas de las neuronas normales y aquellas en las que una subunidad importante de un receptor de glutamato excitadorhabían sido eliminados. Pudieron ver que el tamaño de las espinas era mayor y que las sinapsis inhibitorias se acumulaban en las espinas agrandadas de las neuronas mutantes.
Notas Imai, "Descubrir que los cambios en un receptor excitador afectan las estructuras finas en las sinapsis inhibitorias es un descubrimiento importante que fue posible gracias a nuestra nueva fórmula de limpieza óptica. Esperamos que las imágenes de súper resolución de los circuitos neuronales de los tejidos profundos continúen siendouna estrategia poderosa para estudiar la conectómica a nivel sináptico, y que SeeDB2 tendrá un papel importante para hacer posible estos estudios ".
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Materiales proporcionados por RIKEN . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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