Una nueva técnica hace que el cerebro de un ratón (opaco, a la izquierda) sea completamente transparente (a la derecha) para facilitar la obtención de imágenes. Imagen de Kwanghun Chung y Karl Deisseroth, Instituto Médico Howard Hughes / Universidad de Stanford
El cerebro humano es uno de los objetos más complejos del universo conocido. Empaquetado en solo 3 libras de carne (en promedio) hay un conjunto de aproximadamente 86 mil millones de neuronas interconectadas, que forman innumerables redes intrincadas que constituyen la esencia de su personalidad.
Sin embargo, un cerebro preservado en una mesa de examen no transmite nada de esta complejidad: se ve, más o menos, como un montón de carne gris, porque no podemos ver a través de las membranas de las células externas para ver las neuronas individuales en el interior.
Este problema es la motivación detrás de una nueva técnica, desarrollada por un equipo de Stanford dirigido por Kwanghun Chung y Karl Deisseroth, para hacer cerebros preservados completamente transparentes a la luz. Al hacerlo, y luego utilizando marcadores químicos especializados que se unen a ciertos tipos de células, crearon una forma de ver cerebros completos en todo su esplendor complejo e interconectado. Tal complejidad se ve fácilmente en el cerebro del ratón que se muestra a continuación, en el que ciertos tipos de neuronas se han etiquetado con un tinte verde fluorescente:
Un cerebro de ratón transparente inyectado con un tinte verde que se adhiere a las células neuronales. Imagen de Kwanghun Chung y Karl Deisseroth, Instituto Médico Howard Hughes / Universidad de Stanford
Los científicos dicen que su técnica, que fue anunciada en un artículo publicado hoy en Nature, funciona tanto para el cerebro humano preservado como para el de los ratones, y también puede aplicarse a muchos otros tipos de órganos. El método aprovecha el hecho de que el color de los órganos, y por lo tanto la razón por la que no están claros, se debe completamente a las moléculas de grasa que forman la membrana de cada célula.
En un cerebro vivo, estas moléculas preservan la integridad estructural del órgano. Pero en un cerebro preservado, ocultan la estructura interna de la vista. Para abordar este problema, los investigadores llenaron los cerebros experimentales de ratones con hidrogeles, que se unen a los elementos funcionales de las células (proteínas y ADN) pero no a las moléculas de grasa, y forman una malla gelatinosa que conserva la estructura original. Luego, eliminaron las moléculas de grasa con un detergente, haciendo que el órgano fuera completamente transparente.
La producción de un cerebro de ratón transparente completamente intacto (como se muestra en la imagen en la parte superior) crea todo tipo de oportunidades interesantes de imágenes. Con las moléculas de grasa expulsadas, los elementos de interés clínico o experimental (redes neuronales o genes, por ejemplo) ya no quedan ocultos por las membranas celulares. (De la misma manera, el pez cebra, con sus embriones transparentes, se usa mucho en muchos campos de la investigación biológica).
Para ver los aspectos claramente, los investigadores agregaron marcadores químicos coloreados que se unen específicamente a ciertos tipos de moléculas. Una vez hecho esto, los científicos pueden examinarlos con un microscopio óptico convencional o combinar múltiples imágenes de microscopios digitales para crear una representación en 3D.
Como prueba de concepto, además del cerebro del ratón, el equipo de investigación realizó el procedimiento en pequeñas piezas del cerebro de una persona autista fallecida que había estado almacenada durante 6 años. Con marcadores químicos especializados, pudieron rastrear neuronas individuales a través de grandes franjas de tejido. También encontraron estructuras de neuronas atípicas en forma de escalera que también se han visto en los cerebros de animales con síntomas similares al autismo.
Este tipo de análisis detallado anteriormente solo ha sido posible examinando laboriosamente pequeñas rebanadas de cerebro con un microscopio para inferir una imagen tridimensional completa. Pero ahora, las interconexiones entre diferentes partes del cerebro se pueden ver en un nivel más amplio.
El hecho de que la técnica funcione en todo tipo de tejidos podría abrir muchas nuevas vías de investigación: análisis de las vías de la molécula de señalización de un órgano, diagnóstico clínico de la enfermedad en una muestra de biopsia y, por supuesto, un examen más detallado de las relaciones neuronales. y redes que conforman el cerebro humano. Para más información, mire el video a continuación, cortesía de Nature Video :
