lunes, 2 de junio de 2014

Manipulando las neuronas de gusanos con la luz

Una nueva investigación ha sido capaz de modificar genéticamente neuronas del gusano Caenorhabditis elegans para que respondan a pulsos de luz. De esta manera, con simples destellos, mueven al animal a su antojo. El aparataje necesario para conseguirlo es sumamente complejo.


Caenorhabditis elegans (C. elegans) es un viejo conocido. Sabemos su conectoma completo: sus 302 neuronas y sus casi 7.000 sinapsis. Sabemos su genoma. Es uno de los animales favoritos de investigación en muchas áreas de la biología y la neurociencia.
El equipo liderado por Sharad Ramanathan ha publicado un artículo en Nature en el que describe cómo son capaces de manipular las neuronas del gusano. En realidad es una extensión de un trabajo que llevan tiempo realizando. En el pasado eran capaces de hacerle poner huevos o que avance o se detenga. Ahora pueden dirigir su movimiento hacia una comida inexistente.
El experimento está basado en la optogenética. Esta fabulosa técnica consiste en manipular genéticamente algunas neuronas. Por un lado se inserta un gen que hace que la neurona se haga fluorescente cuando se excita. También se puede introducir un gen distinto que hace que la neurona se excite cuando recibe un pulso de luz. Dado que el gusano es transparente, todo ello resulta posible.
Uno de los aspectos más fascinantes del experimento es que el gusano se mueve en libertad mientras está siendo manipulado. Y solo se excita la neurona que deseamos.
Si podemos comprender un sistema nervioso relativamente sencillo hasta el punto de controlarlo completamente, significa que tenemos posibilidad de llegar a entender sistemas más complejos
Los resultados nos dan un buen marco para comprender los circuitos neuronales, cómo manipularlos y qué patrones de actividad reproducir en ellos
Hasta el momento, para comprender la función de una neurona o un grupo de ellas, había que extirparla o estudiar un mutante que careciera de ellas y ver lo que el animal dejaba de hacer.
La pregunta que queríamos responder era: en lugar de romper el sistema para entenderlo, podemos hackear las neuronas clave que son suficientes para controlar el comportamiento y usarlas para obligar al animal a hacer lo que nosotros queremos?

El sistema para lograrlo es muy complejo. El animal se mueve libremente, es muy pequeño y varias neuronas se empaquetan muy juntas en la cabeza. De modo que hay que obtener un vídeo en movimiento , procesar las imágenes, identificar la neurona, seguir al animal, posicionar el láser y disparar a una neurona en concreto. Todo ello en 20 milisegundos.
El resultado fue que bastaba con manipular un par de interneuronas para guiar el comportamiento del animal.
La optogenética es una deslumbrante técnica que apenas acaba de comenzar a mostrar los resultados de los que será capaz.

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