Los investigadores han desarrollado un microscopio en miniatura montado en la cabeza que se puede utilizar para obtener imágenes de la actividad de toda la parte exterior del cerebro. o corteza, en ratones que se comportan libremente. Cuando se combina con cráneos transparentes implantables, el nuevo microscopio puede capturar la actividad cerebral de ratones durante más de 300 días.
Los ratones se utilizan a menudo para estudiar el cerebro porque tienen muchas de las mismas estructuras cerebrales y conectividad que los humanos. El nuevo microscopio, conocido como mini-mScope, ofrece una nueva herramienta importante para estudiar cómo la actividad neuronal de múltiples regiones de la corteza contribuye al comportamiento, cognición y percepción.
Mathew L. Rynes de la Universidad de Minnesota, Ciudades gemelas, Estados Unidos presentará la investigación en el Congreso de Biofotónica OSA 2021 totalmente virtual:Óptica en las ciencias de la vida que se celebrará del 12 al 16 de abril. Daniel Surinach codirigió el estudio. La presentación está prevista para el jueves, 15 de abril a las 10:00 PDT (UTC-07:00).
Aunque los científicos han avanzado mucho en la comprensión de cómo la actividad neuronal en regiones específicas de la corteza cerebral contribuye al comportamiento, Ha sido difícil estudiar la actividad de múltiples regiones corticales a la vez. Para ratones, incluso la simple tarea de mover un solo bigote en respuesta a un estímulo implica procesar información en varias áreas corticales.
"El mini-mScope permite obtener imágenes de la mayor parte de la corteza dorsal durante comportamientos libres y desenfrenados, ", dijo Rynes." Esto podría permitir a los neurocientíficos investigar el cerebro durante conductas complejas de manera integral, o para comprender cómo interactúan las regiones corticales durante los comportamientos. Esto abre la investigación para comprender cómo cambia la conectividad en los estados enfermos, lesión cerebral traumática o adicción ".
El nuevo mini-mScope es un microscopio de fluorescencia que se puede utilizar para obtener imágenes de calcio, una técnica comúnmente utilizada para monitorear la actividad eléctrica del cerebro. El dispositivo montado en la cabeza captura imágenes casi al nivel celular, lo que permite estudiar las conexiones entre regiones a través de la corteza.
Los investigadores crearon el microscopio miniaturizado utilizando LED para iluminación, lentes en miniatura para enfocar y una cámara sCMOS para capturar imágenes. Incluye imanes entrelazados que permiten fijarlo fácilmente a morfológicamente realistas, Cráneos de polímero transparente impresos en 3D conocidos como See-Shells que los investigadores desarrollaron anteriormente. Cuando se implanta en ratones, los See-Shells crean una ventana a través de la cual se puede realizar la microscopía a largo plazo. En experimentos anteriores, Los ratones han vivido con See-Shells implantados hasta por un año.
Demostraron el mini-mScope usándolo para obtener imágenes de la actividad cerebral del ratón en respuesta a un estímulo visual en el ojo derecho. un estímulo vibratorio en la extremidad posterior derecha y un estímulo somatosensorial presentado en el bigote derecho. También crearon mapas de conectividad funcional del cerebro cuando un ratón que llevaba el microscopio montado en la cabeza interactuaba con otro ratón. Vieron que la conectividad intracortical aumentaba cuando el ratón participaba en comportamientos sociales.
"Nuestro equipo está creando un conjunto de herramientas que nos permitirán acceder e interactuar con grandes partes de la corteza en alta resolución espacial y temporal, ", dijo Rynes." Este estudio muestra que el mini-mScope se puede utilizar para estudiar la conectividad funcional en ratones que se comportan libremente, lo que lo convierte en una contribución importante a este conjunto de herramientas ".
Los investigadores ahora están utilizando el mini-mScope para investigar cómo cambia la conectividad cortical en una variedad de paradigmas de comportamiento, como explorar un espacio novedoso. También están trabajando con colaboradores para usar el mini-mScope para estudiar cómo se altera la actividad cortical cuando los ratones aprenden tareas motoras difíciles.
