Nuevos mapas cerebrales capturan el comportamiento de los padres en instantáneas vívidas

Courtesy of the Laboratory of Brain Development and Repair at The Rockefeller University
Las regiones que se iluminan en blanco y amarillo en esta instantánea de la corteza cerebral representan neuronas asociadas con los bigotes de un ratón que se activan a medida que el ratón explora un nuevo entorno.
Fuente: Cortesía del Laboratorio de Desarrollo y Reparación del Cerebro en la Universidad Rockefeller

Recientemente, las imágenes cerebrales se volvieron más vívidas, de forma similar a Kodachrome. Esta semana, investigadores de la Universidad Rockefeller en la ciudad de Nueva York anunciaron una revolucionaria técnica de neuroimágenes que les permite crear instantáneas coloridas que abarcan toda la corteza cerebral del cerebro de un ratón en un solo marco.

Estas imágenes cerebrales de vanguardia son pioneras desde un punto de vista neurocientífico … También son muy agradables a la vista. En mi opinión, los enormes lienzos de estas cautivadoras imágenes no parecerían estar fuera de lugar en el Museo de Arte Moderno (MoMA). Personalmente, estaba emocionado de ver estas imágenes saliendo de Rockefeller porque mi madre trabajó con René Dubos en la década de 1960 cuando estaba en su instituto escribiendo su obra maestra ganadora del Premio Pulitzer, So Human an Animal .

La nueva técnica de neuroimagen de vanguardia de Rockefeller se llama 'ClearMap' y es capaz de crear instantáneas dinámicas que representan todas las neuronas activas en el cerebro en un momento específico. Actualmente, los investigadores de Rockefeller y la Universidad de Harvard están utilizando ClearMap para estudiar las regiones cerebrales involucradas en el comportamiento de los padres.

ClearMap toma instantáneas de toda la corteza cerebral

Hasta ahora, los neurocientíficos han confiado en las herramientas de imágenes del cerebro que solo pueden observar con precisión una pequeña porción del cerebro de los mamíferos (menos de un milímetro cúbico), o tomar una visión borrosa de un área cerebral más grande. Lo que hace que esta nueva técnica sea innovadora es que los investigadores de Rockefeller han creado un método que combina lo mejor de ambos mundos. . . ClearMap captura una instantánea detallada de la actividad global y crea un atlas de todo el cerebro del mouse.

El nuevo método se describe en un informe de mayo de 2016, "Mapeo de la actividad cerebral mediante el análisis automatizado del volumen de genes tempranos inmediatos", que aparece en línea en la revista Cell .

Courtesy of the Laboratory of Brain Development and Repair at The Rockefeller University
Fuente: Cortesía del Laboratorio de Desarrollo y Reparación del Cerebro en la Universidad Rockefeller

Esta investigación tuvo lugar en el laboratorio de Marc Tessier-Lavigne, profesor del Laboratorio de Desarrollo y Reparación del Cerebro, y actualmente presidente de la Universidad Rockefeller. En una declaración, Tessier-Lavigne explicó: "El cerebro del ratón contiene millones de neuronas, y una imagen típica representa la actividad de aproximadamente un millón de neuronas. El propósito de la técnica es acelerar nuestra comprensión de cómo funciona el cerebro ".

Eliza Adams, estudiante graduada en el laboratorio de Tessier-Lavigne y coautora del estudio, agregó: "Debido a la naturaleza de nuestra técnica, no podemos visualizar la actividad cerebral en vivo a lo largo del tiempo; solo vemos neuronas que están activas en el momento específico tomamos la instantánea. Pero lo que ganamos en esta compensación es una visión integral de la mayoría de las neuronas en el cerebro, y la capacidad de comparar estas poblaciones neuronales activas entre instantáneas de una manera robusta e imparcial ".

Aunque cada instantánea de la actividad cerebral generalmente incluye al menos un millón de neuronas activas, los investigadores pueden examinar cantidades de datos relativamente rápido comparando una instantánea con la siguiente en una presentación de diapositivas. Simplemente eliminando las neuronas que están activas en ambas instantáneas, los investigadores pueden determinar qué neuronas se activan en cada estado único.

Observando y probando cómo funciona el cerebro parental

En la actualidad, el objetivo principal de esta herramienta de imágenes es ayudar a los investigadores a generar hipótesis sobre la función cerebral que luego pueden probarse en otros experimentos sobre el comportamiento de los padres. Usando la nueva técnica ClearMap, los investigadores de la Universidad Rockefeller colaboraron con Catherine Dulac y otros científicos de la Universidad de Harvard para observar qué regiones cerebrales se activan durante la crianza parental.

Los investigadores descubrieron que cuando un ratón adulto se encuentra con un cachorro, se sabe que una región del cerebro activa durante la crianza: el núcleo preóptico medial, o MPO, se enciende. Sin embargo, también notaron que cada vez que el área MPO se activa, hay menos actividad neuronal en la amígdala cortical.

La amígdala tiene muchas funciones, pero es ampliamente considerada como un área que procesa respuestas aversivas basadas en el miedo. Curiosamente, los investigadores encontraron que la amígdala está directamente conectada a la "región de crianza" de MPO. En una declaración, el autor del estudio, Nicolas Renier, explicó esta conexión,

"Nuestra hipótesis es que las neuronas de crianza ponen freno a la actividad en la región del miedo, que puede suprimir las respuestas aversivas que los ratones pueden tener hacia los cachorros. De hecho, los ratones que son agresivos con los cachorros tienden a mostrar más actividad en la amígdala cortical. Para probar esta idea, el siguiente paso es bloquear la actividad de esta región del cerebro para ver si esto reduce la agresión en los ratones ".

Aunque es pura especulación de mi parte, uno podría adivinar que este descubrimiento podría ayudar a explicar las raíces neurobiológicas de las madres que no aman y los padres ausentes. Tal vez los seres humanos con conectividad atípica del cerebro entre el MPO y la amígdala no están biológicamente cableados para alimentar a sus hijos. Será interesante ver si las investigaciones futuras que usan ClearMap conducen a intervenciones que pueden promover la vinculación entre padres e hijos en situaciones donde los mecanismos innatas de los padres biológicos se tuercen.

Dicho esto, la técnica de ClearMap tiene implicaciones más amplias que simplemente observar qué áreas del cerebro del ratón están activas en diferentes situaciones. Esta nueva técnica también se puede utilizar para mapear la actividad cerebral en respuesta a cualquier tipo de cambio biológico. Esto podría incluir: probar la eficacia de un medicamento; monitorear la propagación de la enfermedad; o incluso explorando el proceso de toma de decisiones en el cerebro. "Puedes usar la misma estrategia para mapear cualquier cosa que desees en el cerebro del mouse", dice Renier.

Conclusión: los cerebros de ratones tienen muchas pistas para entender el cerebro humano

Este nuevo método de mapeo cerebral es particularmente importante porque el cerebro del ratón y el cerebro humano son sorprendentemente similares. De hecho, los genes responsables de construir y operar el cerebro del ratón y el cerebro humano son 90% idénticos. Por lo tanto, mapear todo el cerebro del ratón en una sola instantánea es una poderosa herramienta para identificar los mecanismos neuronales de los comportamientos humanos y decodificar los misterios de la neuropsicología humana.

ClearMap es una tecnología de imagen cerebral potencialmente revolucionaria que podría beneficiar a la humanidad en el futuro cercano. Estén atentos para más información sobre este apasionante tema.

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