Por Emily Singer
Traducido por Alejandro Ramos de la Peña
Los científicos en Suiza han desarrollado una nueva forma de monitorear la actividad eléctrica de una neurona mediante un barrido de luz láser. La técnica, llamada microscopia holográfica, no requiere de electrodos invasivos o colorantes utilizados convencionalmente para medir la actividad de las células. Los investigadores señalan que el método podría ser utilizado para detectar rápidamente nuevos medicamentos diseñados para proteger las células del cerebro.
La microscopía holográfica hace que un haz de luz láser incida sobre un objeto haciéndolo brillar y computacionalmente se reconstruye la forma del objeto en función de cómo las ondas de luz se deforman. Esta tecnología se usa comúnmente para estudiar los materiales, por ejemplo, en busca de defectos en la superficie de las lentes o de los microchips. Pero, recientemente los científicos han comenzado a usarlo en células vivas.
Debido a que las células son tranparentes, los cambios en la luz que pasa a través de la célula -conocido como índice de refracción – se pueden utilizar para calcular tanto la forma de la célula como su contenido. El contenido de la célula está directamente relacionados con su actividad eléctrica: cuando una neurona está eléctricamente activa, los canales en la membrana de la neurona se abren, permitiendo la entrada de iones y agua al interior de la célula.
«El cambio en el contenido de agua modifica el índice de refracción, por lo que somos capaces de monitorear la corriente sin electrodos», dice Pierre Magistretti, director del Brain Mind Institute en la Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne, en Suiza. Magistretti dirigió la investigación. Mediante la utilización tanto del registro convencional de electrodos como de la técnica holográfica para monitorear neuronas en crecimiento en cultivo en cajas de petri, Magistretti y sus colaboradores confirmaron que la microscopía holográfica podría registrar con precisión la actividad eléctrica en la célula. La investigación fue publicada este mes en el Journal of Neuroscience.
Mientras que el registro basado en electrodos solo puede monitorear un puñado de neuronas a la vez, la microscopia holográfica podría ser usada para monitorear una mayor cantidad de neuronas al mismo tiempo. Además, los microscopios utilizados en la técnica pueden capturar más de 500 imágenes por segundo, lo cual permite generar videos de la actividad eléctrica de la célula.
Magistretti señala que más allá de la investigación básica, este método podría ser utilizado para buscar rápidamente los compuestos con propiedades neurales específicas. Durante un infarto, por ejemplo, las neuronas privadas de oxígeno y glucosa finalmente mueren. Los investigadores demostraron que son capaces de detectar este tipo de muerte celular con la microscopía holográfica mucho más rápido que con otros métodos. Para el monitoreo de fármacos, podrían volver a crear este ambiente de estrés en una caja de Petri y luego usar la microscopía holográfica para buscar compuestos que previenen la muerte celular.
El uso de la tecnología se limita actualmente a una sola capa de neuronas en cultivo. Los investigadores esperan utilizar esta tecnología para monitorear circuitos neuronales simples – neuronas concectadas creciendo en una caja de petri – así como en otro tipo de células. El objetivo final es usarlo para monitorear configuraciones más complejas, tales como cortes de tejido cerebral, que reflejan mejor el comportamiento del cerebro intacto. «Si son capaces de adaptar el método a las neuronas conectadas en cortes, será mucho más útil», dijo Floyd Bloom, un neurocientífico en el Scripps Research Institute. Bloom se muestra optimista: «Yo no creo que nadie podría haber predicho que habrían llegado tan lejos como lo hicieron.»
