Científicos controlaron el comportamiento social de ratones con pequeños sensores inalámbricos

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Científicos controlaron el comportamiento social de ratones con pequeños sensores inalámbricos

Pequeño dispositivo inalámbrico implantado en el cerebro de ratones / Universidad de Northwestern

Un equipo multidisciplinario de científicos ha programado y desprogramado por primera vez de forma inalámbrica a ratones para que interactúen socialmente entre sí en tiempo real. El avance se debe a un diminuto dispositivo inalámbrico, sin batería y totalmente implantable que activa las neuronas y funciona con luz. Los detalles fueron publicados en Nature Neuroscience.

Estos experimentos de control remoto están revelando nueva información sobre los circuitos neuronales que subyacen a las interacciones sociales, respaldando trabajos anteriores que sugieren que las mentes sincronizadas son más cooperativas, informan los investigadores de la Universidad Northwestern.

Optogenética

Los nuevos dispositivos se basan en la optogenética. Dicha técnica usa ráfagas de luz para activar o suprimir las neuronas, a menudo empleando virus adaptados con el fin modificar genéticamente las células de forma que respondan a la iluminación. Los científicos la han utilizado para sondear circuitos neuronales en animales de laboratorio y así obtener información sobre cómo funcionaría en humanos.

Los dispositivos optogenéticos a menudo alimentan de luz a las neuronas a través de cables de fibra óptica. Sin embargo, tales ataduras pueden interferir con los comportamientos naturales y las interacciones sociales.

Aunque los científicos desarrollaron recientemente dispositivos optogenéticos inalámbricos implantables, estos dependen de controles remotos relativamente simples o conjuntos limitados de instrucciones preprogramadas.

Nuevos dispositivos

Las nuevas matrices optogenéticas totalmente implantables permiten una investigación más sofisticada. Específicamente, sirven para ajustar la programación de cada dispositivo durante el transcurso de los experimentos. “Para que pueda enfocarse en lo que hace un animal de una manera mucho más compleja”, dice Yevgenia Kozorovitskiy.

Van montados en la cabeza y en la parte posterior, no necesitan batería y funcionan de forma inalámbrica con las mismas ondas de radio de alta frecuencia utilizadas para controlar de forma remota la intensidad, duración y sincronización de los pulsos de luz.

Los prototipos también permiten a los científicos controlar simultáneamente cuatro circuitos neuronales diferentes en un animal. Esto gracias a que los LED son capaces de emitir cuatro tonos (azul, verde, amarillo y rojo) en vez de uno solo.

El experimento

En experimentos con ratones, Kozorovitskiy y sus colegas emplearon los dispositivos para apuntar a la corteza prefrontal, una parte del cerebro relacionada a la toma de decisiones y otros comportamientos complejos.

Luego, el equipo generó patrones similares de estimulación neuronal en dicha área a parejas o tríos de ratones. La sorpresa vino cuando los roedores acicalaron y olfatearon a sus compañeros con los que tenían sincronizadas sus neuronas con más frecuencia en vez de aquellos no sincronizados.

Los hallazgos apoyan investigaciones previas en las cuales se sugiere que este tipo de sincronía entre mentes puede impulsar el comportamiento social. “Particularmente las interacciones cooperativas”, dice Kozorovitskiy.

La tecnología inalámbrica utilizada en este trabajo es la misma que se usa en el pago sin contacto con tarjetas de crédito. Por lo tanto, debido a su amplia disponibilidad permitiría una amplia adopción en la comunidad de neurociencia sin un hardware especializado. Los conocimientos adquiridos sobre el sistema nervioso informan mejores diagnósticos y terapias en humanos.

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