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Los científicos pueden controlar los circuitos cerebrales, el comportamiento

Imagen: (arriba a la izquierda) Los componentes de Opto-vTrap se expresaron en vesículas y citoplasma. (Arriba a la derecha) La luz azul brillante provoca la agregación de vesículas y la inhibición completa de la secreción celular. Después de apagar la luz azul, las vesículas se desvanecen y vuelven rápidamente a su estado normal. Se sugiere que Opto-vTrap podría actuar como un silenciador de próxima generación para controlar la actividad y el comportamiento del cerebro con efectos de confusión mínimos.
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Crédito: Instituto de Ciencias Básicas

Controlar la transmisión y recepción de señales dentro de los circuitos cerebrales es esencial para que los neurocientíficos logren una mejor comprensión de la función cerebral. La comunicación entre las neuronas y las células gliales está mediada por varios neurotransmisores que se liberan de las vesículas a través de la exocitosis. Por tanto, la regulación de la secreción celular vesicular podría ser una posible estrategia para controlar y comprender los circuitos cerebrales.

Sin embargo, ha sido difícil controlar libremente la actividad de las células cerebrales de una manera espacio-temporal utilizando técnicas preexistentes. Uno es un enfoque indirecto que implica controlar artificialmente el potencial de membrana de las células, pero conlleva el problema de alterar la acidez del entorno circundante o de provocar una alteración no deseada de las neuronas. Además, no se puede usar en células que no responden a cambios potenciales en la membrana, como las células gliales.

Para abordar este problema, los investigadores surcoreanos dirigidos por el Director C. vTrap, un sistema de inhibición reversible estimulado por la luz que puede secuestrar temporalmente las vesículas de su liberación de las células cerebrales. Opto-vTrap se dirige directamente a los transmisores que contienen vesículas y se puede utilizar en diferentes tipos de células cerebrales, incluso en aquellas que no responden a posibles cambios en la membrana.

Para controlar directamente las vesículas extracelulares, el equipo de investigación aplicó una técnica que desarrollaron previamente en 2014, llamada inhibición inversa fotoactivada por trampa combinada (LARIAT). Esta plataforma puede inactivar diferentes tipos de proteínas cuando se ilumina con luz azul atrapando inmediatamente las proteínas objetivo, como el lariat. Opto-vTrap se desarrolló aplicando la plataforma LARIAT a la secreción de vesículas. Cuando las células o tejidos que expresan Opto-vTrap se destacan bajo luz azul, las vesículas se agrupan y quedan atrapadas dentro de las células, lo que evita la liberación de transmisores.

Es importante destacar que la inhibición provocada por el uso de esta nueva técnica es temporal, lo que es muy importante para la investigación en neurociencias. Otras técnicas previas dirigidas a las proteínas de fusión de vesículas las dañan permanentemente e inactivan las neuronas diana durante hasta 24 h, lo que no es adecuado para muchos experimentos de comportamiento con limitaciones de tiempo breves. En comparación, las vesículas se inactivaron con el detonador Opto-vTrap en aproximadamente 15 minutos y las neuronas recuperaron su función completa en una hora.

Opto-vTrap controla directamente el disparo de los transmisores de señales, lo que permite a los investigadores controlar libremente la actividad cerebral. El equipo de investigación investigó la utilidad de Opto-vTrap en células cultivadas y cortes de tejido cerebral. Además, probaron esta técnica en ratones vivos, lo que les permitió eliminar temporalmente el recuerdo del miedo de los animales afectados por el miedo.

En el futuro, Opto-vTrap se utilizará para revelar interacciones complejas entre múltiples partes del cerebro. Será una herramienta muy útil para estudiar cómo ciertos tipos de células cerebrales afectan la función cerebral en diferentes condiciones.

El profesor Hugh declaró: «Dado que Opto-vTrap se puede utilizar en diferentes tipos de células, se espera que sea útil en varias áreas de la investigación de la ciencia del cerebro», explicó, «Estamos planeando realizar un estudio para averiguar el El cerebro espaciotemporal funciona en diferentes tipos de células cerebrales en un entorno específico utilizando la tecnología Opto-vTrap «.

«La usabilidad de Opto-vTrap puede extenderse no solo a la neurociencia sino también a nuestras vidas», explica el director Lee. Añadió que «Opto-vTrap contribuirá no solo a dilucidar el mapeo del circuito cerebral, sino también al tratamiento de la epilepsia, el tratamiento de los espasmos musculares y las técnicas de expansión del tejido de la piel».

Esta investigación fue publicada en la revista el 30 de noviembre. neurona (Baja: 17.173).

Obtenga más información sobre esta investigación en: https://youtu.be/Ltd4cXGXU34


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