Los investigadores de Penn State han desarrollado un nuevo método para estudiar momentos clave en el desarrollo del cerebro. Yongsoo Kim, profesor asistente de ciencias neuronales y conductuales en el Colegio de Medicina de Penn State, está utilizando el método para comprender cómo cambia la expresión del receptor de oxitocina en ratones con desarrollo normaly modelos de ratón del trastorno del espectro autista.
La técnica permite a los científicos crear mapas de cerebros de ratones en desarrollo que pueden mostrar qué cantidad de ciertos tipos de células están presentes en diferentes regiones, y es un primer paso crítico para poder estudiar los trastornos del desarrollo neurológico en el cerebro.
"Las conexiones neuronales clave se forman durante el desarrollo temprano", dijo Kim. "Podemos aplicar este método de mapeo para estudiar los cambios de diferentes tipos de células cerebrales en el desarrollo de cerebros de ratones para comprender los trastornos del desarrollo neurológico a nivel celular".
Kim y sus colegas crearon mapas para ayudarlos a comprender cómo la oxitocina, un neurotransmisor producido por el cerebro, es utilizada por el cerebro durante el desarrollo temprano. La investigación previa reveló que la oxitocina juega un papel en la regulación del comportamiento social, pero existepoca información sobre cómo los receptores que median el efecto de la oxitocina a través de las redes neuronales del cerebro están presentes en diferentes partes del cerebro a lo largo del tiempo durante el desarrollo.
El equipo de investigación planteó la hipótesis de que las diferentes regiones del cerebro tendrían diferentes niveles de expresión del receptor de oxitocina OTR a medida que las áreas cerebrales individuales maduren. Estudios anteriores que investigaron la expresión del receptor de oxitocina utilizaron métodos en los que solo regiones seleccionadas del cerebro podían analizarse en porciones.
La nueva técnica de Kim es capaz de obtener imágenes de cerebros de ratones enteros a una resolución celular mediante tomografía en serie de dos fotones y algoritmos basados en aprendizaje automático para detectar neuronas marcadas con fluorescencia que expresan receptores de oxitocina.
El equipo creó cerebros de plantillas de diferentes períodos de desarrollo posnatal temprano: 7, 14, 21 y 28 días después del nacimiento. Las plantillas se crearon generando promedios de imágenes cerebrales y etiquetando la anatomía clave. Sirvieron como punto de referencia para la obtención de imágenesdetectar y cuantificar los receptores de oxitocina durante las diferentes fases de desarrollo. Los resultados del estudio se publicaron recientemente en Comunicaciones de la naturaleza .
Kim y sus colegas encontraron que la expresión de OTR alcanzó su punto máximo en los cerebros de ratones 21 días después del nacimiento, lo que equivale a la primera infancia en humanos. La expresión de OTR en el hipotálamo continuó aumentando hasta la edad adulta, lo que indica que la señalización de oxitocina puede desempeñar un papel en la generacióncomportamiento específico del sexo. También estudiaron ratones que no podían producir receptores de oxitocina y observaron que había una densidad sináptica significativamente reducida, lo que indica que la oxitocina juega un papel clave en el cableado del cerebro.
Kim dice que el mismo método utilizado para estudiar OTR en este estudio podría aplicarse a otros tipos de células cerebrales para comprender su disposición espacial a lo largo del tiempo. El equipo de investigación construyó una plataforma basada en la web para alojar y mostrar las nuevas imágenes para otrosinvestigadores para acceder.
"Estas imágenes servirán como una línea de base esencial para comparar la expresión de OTR en varios modelos de ratones con trastornos cerebrales", dijo Kim. "Pudimos estudiar la expresión de OTR en un modelo de autismo en ratones y aprovecharemos estos hallazgos al seguir estudiandocambios funcionales y anatómicos de diferentes tipos de células cerebrales y cómo los factores genéticos y ambientales pueden afectar el desarrollo del cerebro en la primera infancia ".
Los miembros del equipo de investigación incluyen: Kyra Newmaster, Zachary Nolan, Uree Chon, Daniel Vanselow y Abigael Weit de la Facultad de Medicina; Manal Tabbaa y Elizabeth Hammock de la Florida State University; y Shizu Hidema y Katsuhiko Nishimori de la Universidad de Medicina de Fukushimay la Escuela de Graduados de Ciencias Agrícolas de la Universidad de Tohoku.
Este proyecto fue apoyado por fondos de los Institutos Nacionales de Salud, Fondos de Tabaco CURE del Departamento de Salud de Pensilvania, la Agencia de Investigación y Desarrollo Médico de Japón y Grant-in-Aid de JSPS para Investigación Científica. El contenido es únicamente elresponsabilidad de los autores y no necesariamente representa los puntos de vista oficiales de los NIH u otras agencias de financiamiento.
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Materiales proporcionado por Estado Penn . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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