Un método de microscopía de alta resolución hace mapas rápidos del cerebro

De acuerdo con un estudio nuevo, una nueva técnica de imagenología tridimensional (3D) puede ubicar neuronas individuales, trazar conexiones entre ellas y visualizar orgánulos dentro de las neuronas.

La técnica, desarrollada en el Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT, Cambridge, MA, EUA), la Universidad de California (UC, Berkeley, EUA), el Instituto Médico Howard Hughes (HHMI; Ashburn, VA, EUA) y otras instituciones, combina la microscopía de expansión y la microscopía óptica de cuadrículas para obtener imágenes de las relaciones espaciales a escala nanométrica entre las proteínas en secciones completas del cerebro.

Para el estudio, los investigadores tomaron imágenes del cerebro de la mosca Drosophila, incluidas las proteínas sinápticas en las espinas dendríticas, la mielinización a lo largo de los axones y las densidades presinápticas en las neuronas dopaminérgicas en cada región del cerebro de la mosca. Los investigadores pudieron calcular el grosor del recubrimiento de mielina en diferentes segmentos de los axones y midieron las brechas entre los tramos de mielina. La tecnología también se puede usar para visualizar pequeños orgánulos dentro de las neuronas, como las mitocondrias y los lisosomas. El estudio fue publicado el 17 de enero de 2019 en la revista Science.

“El matrimonio del microscopio óptico de cuadrícula con la microscopía de expansión es esencial para lograr la sensibilidad, resolución y escalabilidad de la imagenología que hacemos. Con esta técnica, es posible analizar millones de sinapsis en solo unos días”, dijo el autor principal, Ruixuan Gao, PhD, del MIT. “Contamos conglomerados de marcadores postsinápticos en la corteza, y vimos diferencias en la densidad sináptica en diferentes capas de la corteza. Utilizando microscopía electrónica, este estudio se hubiera demorado años”.

“Esta técnica permite a los investigadores mapear circuitos a gran escala dentro del cerebro y, al mismo tiempo, ofrecer una perspectiva única de las funciones de las neuronas individuales”, dijo el autor principal, el Profesor Edward Boyden, PhD, del Instituto MIT para la Investigación del Cerebro, Media Lab y el Instituto Koch para la Investigación Integrativa del Cáncer. “Muchos problemas en biología son multiescala. Con el uso de la microscopía de luz de cuadrícula, junto con el proceso de microscopía de expansión, ahora podemos obtener imágenes a gran escala sin perder de vista la configuración a nanoescala de las biomoléculas”.

La microscopía de expansión comienza con un espécimen preservado, como una fina porción de tejido. Se infunde con un polímero absorbente que expande el tejido de la muestra cuatro veces. El proceso también hace que la muestra se vuelva casi transparente, lo que la hace particularmente adecuada para el microscopio de luz de cuadrícula, que ilumina la luz de un lado y toma una imagen del otro. Según los investigadores, la tecnología debería permitir estudios estadísticamente ricos, a gran escala, del desarrollo neural, el dimorfismo sexual, el grado de estereotipia y las correlaciones estructurales con el comportamiento o la actividad neural, todo con contraste molecular.

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Instituto Tecnológico de Massachusetts
Universidad de California
Instituto Médico Howard Hughes