Controlar la transmisión y recepción de señales dentro de los circuitos cerebrales es necesario para que los neurocientíficos logren una mejor comprensión de las funciones del cerebro. La comunicación entre las neuronas y las células gliales está mediada por varios neurotransmisores que se liberan de las vesículas a través de la exocitosis. Por lo tanto, la regulación de la exocitosis vesicular puedeser una posible estrategia para controlar y comprender los circuitos cerebrales.
Sin embargo, ha sido difícil controlar libremente la actividad de las células cerebrales de una manera espacio-temporal utilizando técnicas preexistentes. Uno es un enfoque indirecto que implica controlar artificialmente el potencial de membrana de las células, pero conlleva problemas para cambiar la acidezdel entorno circundante o provocando fallos de activación no deseados de las neuronas. Además, no es aplicable para su uso en células que no responden a los cambios de potencial de membrana, como las células gliales.
Para abordar este problema, los investigadores surcoreanos dirigidos por el director C.Justin LEE en el Centro de Cognición y Socialidad dentro del Instituto de Ciencias Básicas IBS y el profesor HEO Won Do en el Instituto Avanzado de Ciencia y Tecnología de Corea KAIST desarrollaronOpto-vTrap, un sistema de inhibición reversible e inducible por luz que puede atrapar temporalmente las vesículas para que no se liberen de las células cerebrales. Opto-vTrap se dirige directamente a los transmisores que contienen vesículas y se puede utilizar en varios tipos de células cerebrales, incluso en las que lo hacenno responden a los cambios de potencial de membrana.
Para controlar directamente las vesículas exocitóticas, el equipo de investigación aplicó una tecnología que desarrollaron previamente en 2014, llamada inhibición reversible activada por luz por trampa ensamblada LARIAT. Esta plataforma puede inactivar varios tipos de proteínas cuando se ilumina bajo luz azul poratrapa instantáneamente las proteínas diana, como un lazo. Opto-vTrap se desarrolló aplicando esta plataforma LARIAT a la exocitosis de vesículas. Cuando las células o tejidos que expresan Opto-vTrap brillan bajo luz azul, las vesículas forman grupos y quedan atrapadas dentro de las células,inhibiendo la liberación de transmisores.
Lo más importante es que la inhibición desencadenada con esta nueva técnica es temporal, lo cual es muy importante para la investigación de la neurociencia. Otras técnicas anteriores que se dirigen a las proteínas de fusión de vesículas las dañan permanentemente y desactivan la neurona diana por hasta 24 horas, lo que no es apropiado paramuchos experimentos de comportamiento con limitaciones de tiempo corto. En comparación, las vesículas que se inactivaron con Opto-vTrap se desacoplan en aproximadamente 15 minutos y las neuronas recuperan sus funciones completas en una hora.
Opto-vTrap controla directamente la liberación de los transmisores de señales, lo que permite a los investigadores controlar libremente la actividad cerebral. El equipo de investigación verificó la usabilidad de Opto-vTrap en células cultivadas y cortes de tejido cerebral. Además, probaron la técnica en ratones vivos,lo que les permitió eliminar temporalmente la memoria del miedo de los animales condicionados por el miedo.
En el futuro, Opto-vTrap se utilizará para descubrir interacciones complejas entre múltiples partes del cerebro. Será una herramienta muy útil para estudiar cómo ciertos tipos de células cerebrales afectan la función cerebral en diferentes circunstancias.
El profesor Heo declaró: "Dado que Opto-vTrap se puede usar en varios tipos de células, se espera que sea útil en varios campos de la investigación de la ciencia del cerebro", explicó, "Planeamos realizar un estudio para descubrir el cerebro espacio-temporalfunciona en varios tipos de células cerebrales en un entorno específico utilizando la tecnología Opto-vTrap ".
"La usabilidad de Opto-vTrap puede extenderse no solo a la neurociencia sino también a nuestras vidas", explica el Director Lee. Agregó, "Opto-vTrap contribuirá no solo a dilucidar el mapeo del circuito cerebral, sino también al tratamiento de la epilepsia, el tratamiento del espasmo musculary tecnologías de expansión del tejido cutáneo ".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Instituto de Ciencias Básicas . Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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