Investigadores del Instituto Kavli para el Cerebro y la Mente de la Universidad de California en San Diego han desarrollado una técnica para obtener imágenes de la actividad cerebral en una mosca de la fruta que camina libremente. Trabajando con uno de los organismos modelo más comunes en la ciencia, Drosophila melanogaster, el equipomuestra por primera vez lo que sucede en el cerebro de la mosca durante el cortejo, cuando no tiene restricciones.
Apodado "Flyception" por los investigadores, el nuevo sistema de imagen se describe en Métodos de la naturaleza .
Las imágenes cerebrales en las moscas de la fruta están muy extendidas. Pero la mayoría de las técnicas convencionales requieren inmovilizar la cabeza de la mosca bajo un microscopio. Imagine por un momento que se le pida que vaya a una primera cita dentro de un escáner fMRI. Puede ser bastante difícil actuar de forma naturaly mucho menos encantador. Las moscas de la fruta han tenido el mismo problema.
Como consecuencia de las restricciones, las respuestas cerebrales durante muchos comportamientos fundamentales de la mosca siguen siendo poco conocidas. La nueva tecnología, dicen los investigadores, podría cambiar eso, permitiendo a los científicos obtener información sobre los procesos neuronales que subyacen al apareamiento, la lucha, el sueño, el aprendizajey memoria.
La solución del equipo de UC San Diego presenta dos innovaciones técnicas. Primero, los investigadores crearon una ventana de imágenes en la cabeza de la mosca de la fruta. Quitaron quirúrgicamente el exoesqueleto de la parte superior de la cabeza, que es aproximadamente del tamaño de unos pocos granos de sal, y sellaron la abertura con adhesivo de silicona transparente. Luego colocaron una pequeña pieza de cubreobjetos en la cabeza para crear una superficie plana adecuada para imágenes. Esta ventana proporciona una vista del protocerebro, o la mitad superior del cerebro de la mosca.
En segundo lugar, desarrollaron técnicas de visión por computadora para rastrear una mosca que camina libremente con una velocidad y precisión sin precedentes. El sistema está construido con espejos giratorios montados directamente sobre la arena para caminar que alberga la mosca y utiliza tres cámaras. A medida que la mosca camina, los espejos, controlado por una cámara de bajo aumento, gire para ver la mosca a la vista de una segunda cámara de mayor velocidad y mayor aumento que refina aún más la posición del espejo para que la cabeza de la mosca se coloque con precisión en el centro de la vistaUn rayo láser también apuntado a los espejos en movimiento, y en consecuencia la cabeza de la mosca, excita los marcadores genéticos fluorescentes vinculados a neuronas específicas en el cerebro, y una tercera cámara, una de alta sensibilidad, registra la actividad de esas neuronas.colocar en tiempo real a 1,000 fotogramas por segundo.
Investigaciones anteriores han intentado imitar los comportamientos de movimiento libre de una mosca. Un enfoque, por ejemplo, presenta una cinta de correr, donde una mosca atada camina sobre una pelota suspendida en el aire y se le presentan varios estímulos en una especie de configuración de realidad virtual.Pero sigue siendo difícil estudiar, en moscas restringidas, las actividades fundamentales necesarias para la supervivencia o los tipos de comportamientos sociales complejos en los que las moscas interactúan voluntariamente entre sí.
Aunque los cerebros de las moscas y los mamíferos son muy diferentes anatómicamente, hay evidencia de similitudes en la programación genética y la conectividad de red, dicen los investigadores. Una ventaja de estudiar el cerebro de la mosca de la fruta es que es relativamente pequeño, con alrededor de 100,000 neuronas, aúnsuficientemente complejo para mostrar comportamientos sociales y cognitivos. Investigaciones recientes también han sugerido algunos comportamientos emocionales en las moscas. Otra ventaja de estudiar el cerebro de la mosca es la disponibilidad de poderosas herramientas genéticas y moleculares que pueden usarse para manipular y registrar la actividad neuronal a nivel dela celda individual
"Las imágenes del cerebro son esenciales para avanzar en nuestra comprensión de los mecanismos neuronales que subyacen al comportamiento y la cognición", dijo el autor correspondiente Takeo Katsuki, científico asistente del proyecto en el Instituto Kavli para el Cerebro y la Mente en UC San Diego, o KIBM ".Los objetivos más importantes de la investigación de neurociencia de hoy en día, como se describe en la Iniciativa nacional BRAIN, es mapear la actividad cerebral a escala cerebral completa en animales de comportamiento natural, para que podamos entender cómo emergen las funciones cognitivas de orden superior y los trastornos.actividad concertada de múltiples regiones cerebrales. La tecnología que desarrollamos proporciona un primer paso hacia este objetivo al permitir monitorear la actividad cerebral en moscas de la fruta que se comportan naturalmente ".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de California - San Diego . Original escrito por Inga Kiderra. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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