Uno de los mayores desafíos de la ciencia es el estudio de la anatomía y la arquitectura celular del cerebro. Una nueva técnica prometedora, desarrollado por científicos en Italia, el Reino Unido y Alemania, ahora está enfocando los detalles microscópicos del cerebro con mayor nitidez incluso en volúmenes macroscópicos.

En un artículo publicado hoy en la revista Métodos de la naturaleza , los investigadores describen cómo su sistema, llamado Enfoque automático rápido a través de la detección de fase de imagen dividida por pupila (o RAPID), representa un gran avance en la obtención de imágenes de cerebros de ratón.

Esta nueva técnica podría tener importantes repercusiones en la neurociencia, haciendo posible un análisis cuantitativo de la arquitectura de todo el cerebro a nivel subcelular.

Dr. Ludovico Silvestri, primer autor del estudio e investigador en física de la materia en la Universidad de Florencia en Italia, dijo:"La falta de instrumentos capaces de analizar grandes volúmenes a alta resolución ha limitado nuestros estudios de la estructura de todo el cerebro a un nivel de baja resolución.

"El método actualmente empleado de microscopía de hoja de luz combinado con protocolos químicos capaces de hacer transparentes los tejidos biológicos, no mantiene una alta resolución en muestras de más de unos pocos cientos de micrones ".

Dr. Leonardo Sacconi, del Instituto Nacional de Óptica del Consejo Nacional de Investigaciones (CNR-INO), un coautor del artículo, agregó:"Más allá de estas dimensiones, el tejido biológico comienza a comportarse como una lente, interrumpiendo la alineación del microscopio y, en consecuencia, haciendo que las imágenes se vuelvan borrosas ".

Con RAPID, los investigadores proponen una nueva tecnología de autoenfoque compatible con microscopía de hoja de luz que es capaz de corregir automáticamente las desalineaciones introducidas por la propia muestra en tiempo real. En centímetros cúbicos, muestras despejadas, como cerebros de ratón intactos, el enfoque automático elimina la degradación de la imagen para permitir análisis cuantitativos mejorados.

El nuevo método está inspirado en los sistemas de enfoque automático óptico que se encuentran en las cámaras réflex, donde un conjunto de prismas y lentes transforma el desenfoque de la imagen en un movimiento lateral. Esto permite estabilizar la alineación del microscopio en tiempo real, produciendo más nítido, imágenes más ricamente detalladas.

Dra. Caroline Müllenbroich, una becaria Marie Skłodowska Curie y profesora de la Facultad de Física y Astronomía de la Universidad de Glasgow es coautora del artículo. El Dr. Müllenbroich contribuyó al diseño e implementación del microscopio y el sistema de enfoque automático.

El Dr. Müllenbroich dijo:"Si bien originalmente inventamos RAPID para microscopía de hoja de luz, esta tecnología de enfoque automático es realmente adecuada para todas las técnicas de microscopía de campo amplio. Es muy versátil y agnóstico de muestras con múltiples aplicaciones más allá de la neurociencia ".

La alta resolución garantizada por RAPID, que también es objeto de una patente internacional propiedad de Unifi, el Laboratorio Europeo de Espectroscopía No Lineal (LENS) y CNR - ha permitido a los investigadores estudiar a escala de todo el cerebro problemas previamente analizados solo en pequeños, áreas locales.

Por ejemplo, Se ha investigado la distribución espacial de un tipo particular de neuronas, que expresan somatostatina, mostrando cómo estas células tienden a organizarse en grupos espaciales, que se sospecha que hacen más eficaz su acción inhibidora.

Otra aplicación se refiere a la microglía, un conjunto de células con diferentes funciones (desde la respuesta a patógenos hasta la regulación de la plasticidad neuronal), cuya forma cambia según el papel que desempeñan. El análisis de la microglía realizado con RAPID reveló diferencias significativas entre varias regiones del cerebro, allanando el camino para nuevos estudios sobre el papel de esta población celular.

El papel del equipo, titulado "Enfoque automático universal para microscopía volumétrica cuantitativa de cerebros completos de ratones, "se publica en Nature Methods.