Un microscopio inalámbrico de 1 g registra a la vez más de 8500 neuronas en ratones que se mueven libremente

Para ver el cerebro de un animal vivo suele colocarse un microscopio miniaturizado en su cabeza y conectarlo con un cable. Ese cable limita los movimientos del animal, y los dispositivos existentes tienen un campo de visión estrecho, de modo que también es pequeño el número de neuronas que se pueden ver de una vez. El equipo del profesor Qionghai Dai, de la Universidad de Tsinghua (China), ha presentado en Nature un mesoscopio inalámbrico, el «Airscope», que amplía de forma notable ese límite.

Una lente asférica acorta la longitud y la transmisión es inalámbrica

El Airscope alcanza un peso de 1,0 g, una resolución horizontal de 4 μm, un campo de visión de 6 mm de diámetro y 12,5 fotogramas por segundo. Gracias al diseño con lentes asféricas, el recorrido óptico es 2,84 veces más corto que el de los microscopios miniaturizados anteriores y, aun así, captó un número de neuronas similar al de los mesoscopios de un solo fotón fijados a la mesa de experimentos. Con un dispositivo de transmisión inalámbrica específico se registraron, sin cables, las señales de calcio de más de 8500 neuronas por ratón, lo que los investigadores describen como un aumento de 25 veces respecto a lo anterior.

Los investigadores probaron el dispositivo en un espacio de juego del tamaño de una habitación, en pruebas de natación y en registros simultáneos de varios animales. Cuando dos ratones competían, los patrones de actividad de varias áreas de la corteza cerebral dorsal se asociaron con la jerarquía social, y la actividad colectiva permitió predecir de antemano el resultado de la competición. Durante la exploración de un laberinto apareció actividad cortical vinculada a la ubicación de la recompensa, y mediante un registro simultáneo de cerebro y médula espinal se analizó también el flujo de señales de la médula a la corteza durante el condicionamiento del miedo (causalidad de Granger).

Significado y límites

Registrar la corteza entera con resolución celular en animales que se comportan con naturalidad es un viejo reto de la neurociencia de sistemas. Este dispositivo podría hacer ese experimento relativamente más fácil. Sin embargo, es un estudio de desarrollo de una herramienta en ratones; por las características de la imagen de calcio de un solo fotón, resulta difícil ver las neuronas de las capas profundas, y la resolución temporal tampoco alcanza la de los registros electrofisiológicos. Que el comportamiento y la actividad cerebral se correlacionen no significa que haya causalidad.