Redacción
Las funciones cerebrales importantes se derivan de las formas en que se conectan las células cerebrales, o neuronas. Los puntos de contacto entre ellas se denominan sinapsis, y los científicos buscan dibujar mapas de conexiones sinápticas que muestren no solo qué neuronas se conectan con qué otras neuronas, sino también cuán fuerte es cada conexión, esto permite comprender mucho mejor el flujo de pensamientos y procesos.
Si bien la microscopía electrónica se ha utilizado con gran éxito para hacer mapas visuales de las conexiones sinápticas, estas imágenes carecen de información sobre la fuerza de las conexiones y, por lo tanto, sobre la función última de la red neuronal. Ahora, un equipo de científicos de Harvard ha cartografiado y catalogado más de 70.000 conexiones sinápticas de unas 2.000 neuronas de ratas, utilizando un chip de silicio capaz de registrar pequeñas, pero reveladoras señales sinápticas de un gran número de neuronas.
Los hallazgos, publicados en Nature Biomedical Engineering, son un gran avance en el registro neuronal y puede ayudar a que los científicos estén un paso más cerca de dibujar un mapa detallado de las conexiones sinápticas del cerebro y con ello no solo comprender profundamente este órgano, también reproducirlo.
La clave para crear este mapa es utilizar un electrodo de fijación de parche, el estándar más alto en lo que se refiere a registro neuronal, que puede entrar eficazmente en una neurona individual para registrar una débil señal sináptica con alta sensibilidad y, por lo tanto, puede encontrar una conexión sináptica y determinar su intensidad.
Los científicos han intentado durante mucho tiempo aplicar este registro intracelular de alta sensibilidad a una gran cantidad de neuronas al mismo tiempo con el objetivo de medir y caracterizar una gran cantidad de señales sinápticas y, de este modo, dibujar un mapa anotado con las intensidades de las conexiones. Pero rara vez han ido más allá de obtener acceso intracelular a un puñado de neuronas a la vez.
Los autores del estudio, liderados por Donhee Ham y Elizabeth S. Armstrong, desarrollaron una serie de 4.096 electrodos de microagujeros en un chip de silicio, que realizó un registro intracelular masivo y paralelo de neuronas de rata cultivadas en el chip. A partir de esto, extrajeron más de 70.000 conexiones sinápticas de unas 2.000 neuronas. Lo que equivale a unas 35 conexiones por neurona… Muy poco teniendo en cuenta que cada neurona puede llegar a tener hasta 15.000 sinapsis, pero sin duda un paso de gigantes.
El equipo de Ham y Armstrong utilizó el chip para abrir las neuronas con pequeñas inyecciones de corriente a través de los electrodos con el fin de paralelizar su registro intracelular. El diseño de microagujeros es similar al electrodo de fijación de parche, que es esencialmente una pipeta de vidrio que alberga el electrodo y tiene un orificio en el extremo.
Al mirar en detalle descubrieron que, en promedio, más de 3.600 electrodos de microagujeros de un total de 4.096 (es decir, el 90 %) estaban acoplados intracelularmente a las neuronas de la parte superior.
El número de conexiones sinápticas que el equipo extrajo de estos datos de registro intracelular sin precedentes de toda la red aumentó a 70.000 conexiones sinápticas plausibles, en comparación con las aproximadamente 300 de los modelos anteriores. La calidad de los datos de registro también fue mejor, lo que permitió al equipo clasificar cada conexión sináptica en función de sus características y fortalezas.
“Uno de los mayores desafíos, después de que logramos el registro intracelular masivo en paralelo, fue cómo analizar la abrumadora cantidad de datos – concluye Ham -. Desde entonces hemos recorrido un largo camino para obtener información sobre las conexiones sinápticas a partir de ellas. Ahora estamos trabajando en un diseño más nuevo que se pueda implementar en un cerebro vivo”.
Fuente: La Razón
