Scientists develop mechanism to observe neuronal activity in real time/Científicos desarrollan mecanismo para observar la actividad de las neuronas en tiempo real
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The brain is not only the most complex organ in our body, but it is also very difficult to study in real time in living animals. The brain is composed of water, fats, and proteins, each of these substances with a different capacity to refract light (known as the refractive index). This difference causes light to scatter, preventing us from seeing beyond the surface layers. Previous methods used to "clear" the tissue only worked in the brains of deceased animals, as the substances used were toxic to living cells.
El cerebro no solo es el órgano más complejo de nuestro cuerpo sino que además es muy difícil de estudiar en tiempo real en animales vivos. El cerebro está compuesto por agua, grasas y proteínas, cada una de estas sustancias con una capacidad diferente para desviar la luz (lo que se conoce como índice de refracción). Esta diferencia provoca que la luz se disperse, impidiendo ver más allá de las capas superficiales. Los métodos utilizados anteriormente para "aclarar" el tejido solo funcionaban en cerebros de animales ya fallecidos, ya que las sustancias usadas eran tóxicas para las células vivas.
But recently, a team of scientists from Kyushu University in Japan presented a revolutionary advance for neuroscience. They developed a new chemical reagent that, for the first time, allows researchers to observe neuronal activity in real time and in the deepest layers of a living animal's brain without damaging it. The key to the discovery was finding a substance that, when applied to brain tissue, would equalize the refractive index of all its parts and, of course, be non-toxic.
Pero recientemente un equipo de científicos de la Universidad de Kyushu en Japón han presentado un avance revolucionario para la neurociencia. Han desarrollado un nuevo reactivo químico que, por primera vez, permite observar la actividad de las neuronas en tiempo real y en las capas más profundas del cerebro de un animal vivo sin dañarlo. La clave del descubrimiento fue encontrar una sustancia que, al aplicarse en el tejido cerebral, igualara el índice de refracción de todas sus partes y por supuesto que no fuese tóxica.
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After testing nearly one hundred polymers, researcher Shigenori Inagaki discovered that albumin, a protein abundant in blood, achieved precisely that effect. The secret lies in a solution called SeeDB-Live. Albumin, with its large molecular size, can achieve the desired refractive index without disrupting the delicate balance of water inside and outside cells, known as osmotic pressure. The SeeDB-Live solution is added to the medium bathing the brain tissue, and in approximately one hour, the tissue becomes transparent.
Después de probar casi cien polímeros, el investigador Shigenori Inagaki descubrió que la albúmina, una proteína muy abundante en la sangre, lograba exactamente eso. El secreto se basa en una solución llamada SeeDB-Live. La albúmina, al tener un tamaño molecular grande, puede alcanzar el índice de refracción deseado sin alterar el delicado equilibrio de agua dentro y fuera de las células, lo que se conoce como presión osmótica. La solución SeeDB-Live se añade al medio que baña el tejido cerebral y en aproximadamente una hora el tejido se vuelve transparente.
This "clearing" is temporary because, upon removal of the solution, the brain returns to its normal state within a few hours, without causing any damage. This allows the same animal to be observed multiple times over time. Once the tissue is transparent, scientists can use a fluorescence microscope. To "see" the activity of the neurons, the researchers combine SeeDB-Live with calcium indicators. When a neuron is activated, the concentration of calcium inside it increases. Calcium indicators are molecules that, when bound to calcium, emit fluorescence. By illuminating the brain with the appropriate wavelength, the activated neurons "glow."
Este "aclaramiento" es temporal ya que, al retirar la solución, el cerebro recupera su estado normal en pocas horas, sin causar daño alguno. Esto permite observar el mismo animal en múltiples ocasiones a lo largo del tiempo. Una vez que el tejido está transparente, los científicos pueden utilizar un microscopio de fluorescencia. Para "ver" la actividad de las neuronas os investigadores combinan SeeDB-Live con indicadores de calcio. Cuando una neurona se activa, la concentración de calcio en su interior aumenta. Los indicadores de calcio son moléculas que, al unirse al calcio, emiten fluorescencia. Al iluminar el cerebro con la longitud de onda adecuada, las neuronas activadas "brillan".
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This advance not only allows for deeper observation but also opens up new possibilities. Most importantly, SeeDB-Live does not alter the physiology of neurons, so scientists can be confident that they are observing the brain in its most natural state. The reversibility of the process allows scientists to track how the activity of the same neurons changes over time, which is fundamental to understanding processes such as learning or the progression of neurodegenerative diseases.
Este avance no solo permite ver más profundo, sino que abre nuevas posibilidades. Lo más importante es que SeeDB-Live no altera la fisiología de las neuronas, por lo que los científicos pueden estar seguros de que están observando el cerebro en su estado más natural. La reversibilidad del proceso permite hacer un seguimiento de cómo cambia la actividad de las mismas neuronas con el tiempo, algo fundamental para entender procesos como el aprendizaje o la progresión de enfermedades neurodegenerativas.
Beyond brain research, this technology also promises to be useful for studying other living tissues, such as organoids, which are miniaturized and simplified versions of organs created in the laboratory. This could accelerate disease research and the development of new drugs. Using a protein as common as albumin, this discovery will allow scientists to observe the best-kept secrets of the brain and other organs in a way that previously seemed impossible.
Más Allá del estudio del cerebro esta tecnología también promete ser útil para estudiar otros tejidos vivos, como organoides, que son versiones miniaturizadas y simplificadas de órganos creados en el laboratorio, lo que podría acelerar la investigación de enfermedades y el desarrollo de nuevos fármacos. Usando una proteína tan común como la albúmina, este descubrimiento permitirá a los científicos observar los secretos mejor guardados del cerebro y otros órganos de una manera que antes parecía imposible.
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https://www.techexplorist.com/see-deep-brain-activity-disrupting/102264/