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Nueva técnica de mapeo cerebral captura cada conexión entre neuronas
El cerebro humano se encuentra entre los mayores territorios desconocidos que quedan en el universo. Y como con cualquier tierra misteriosa, el secreto para comprenderla comienza con un buen mapa.
Los neurocientíficos ahora han dado un gran paso hacia el objetivo de mapear las conexiones entre las neuronas en el cerebro utilizando fragmentos de material genético para codificar en barras cada célula cerebral individual. La técnica, llamada MAP-seq, podría ayudar a los investigadores a estudiar trastornos como el autismo y la esquizofrenia con un detalle sin precedentes.
Tenemos la base para una tecnología completamente nueva con millones de aplicaciones, dice Anthony Zador, un neurocientífico del Laboratorio Cold Spring Harbor que ideó la técnica.
Los métodos actuales para mapear las conexiones neuronales, conocidos como el conectoma del cerebro, comúnmente se basan en proteínas fluorescentes y microscopios para visualizar las células, pero son laboriosos y tienen dificultades para seguir las conexiones de muchas neuronas a la vez.
Tenemos la base para una tecnología completamente nueva con millones de aplicaciones.
MAP-seq funciona creando primero una biblioteca de virus que contienen secuencias de ARN aleatorias. Luego, esta mezcla se inyecta en el cerebro y aproximadamente un virus ingresa a cada neurona en el área de inyección, otorgando a cada célula un código de barras de ARN único. Luego, el cerebro se corta en rodajas y se corta en cubitos en secciones ordenadas para su procesamiento. Un secuenciador de ADN lee los códigos de barras de ARN y los investigadores crean una matriz de conectividad que muestra cómo las neuronas individuales se conectan con otras regiones del cerebro.
El estudio recién publicado, que aparece el jueves en la revista Neurona , sigue las conexiones de salida en expansión de 1.000 neuronas de ratón en una región del cerebro llamada locus coeruleus para demostrar que la técnica funciona. Pero Zador dice que los resultados en realidad reconcilian hallazgos previamente contradictorios sobre cómo esas neuronas se conectan en el cerebro.
Justus Kebschull, que trabajó con Zador en el desarrollo de MAP-seq, dice que la técnica está mejorando. Ahora estamos mapeando 100 000 células a la vez, en una semana, en un experimento, dice. Anteriormente, eso solo era posible si ponías un tu de trabajo en.
Tanto el autismo como la esquizofrenia se consideran trastornos que pueden surgir de una conectividad cerebral disfuncional. Quizás haya cientos de mutaciones genéticas que pueden alterar levemente el cableado del cerebro a medida que se desarrolla. Estamos viendo modelos de ratones en los que algo está estropeado. Y ahora que el método es tan rápido, podemos ver muchos modelos de ratones, dice Kebschull. Al comparar los circuitos cerebrales en ratones con diferentes genes candidatos para el autismo, los investigadores esperan obtener una nueva visión de la condición.
Creo que es un gran método que tiene mucho espacio para crecer, dice Je Hyuk Lee, biólogo molecular del Laboratorio Cold Spring Harbor, que no formó parte del estudio MAP-seq. Aunque otros grupos han utilizado códigos de barras similares para estudiar las diferencias individuales entre las células, nadie sabía si los códigos de barras podrían viajar a lo largo de las conexiones neuronales a través del cerebro. Eso había sido conjeturado pero nunca demostrado, especialmente no a esta escala, dice Lee.
Zador dice que, a partir de ahora, su laboratorio es el único que codifica con barras el cerebro, pero espera que otros comiencen a usar MAP-seq para trazar los circuitos del cerebro. Debido a que el costo de la secuenciación continúa cayendo en picado, podemos imaginar hacerlo de manera rápida y económica, dijo. Puede que no pase mucho tiempo antes de que un mapa completo del cerebro esté listo para que lo use su primer explorador.