El método de la proteína fluorescente permite ver los "pensamientos" de un pez

El pez cebra ve su almuerzo. ¿Qué pasa por su cerebro? Ahora, por primera vez, podemos ver exactamente lo que está pensando, gracias a una nueva forma de estudiar las neuronas individuales que permite a los investigadores rastrear los patrones de la actividad cerebral en un animal vivo

Una manera estándar para lograr imágenes detalladas de la actividad celular es la alteración genética de las células para que se expresen las proteínas verdes fluorescentes (GFP, por Green Fluorescent Protein), que se iluminan cuando aumentan las concentraciones de calcio, algo que ocurre cuando se activan las neuronas.

Para tratar de ver la actividad de las neuronas individuales, Koichi Kawakami, del Instituto Nacional de Genética en Shizuoka, Japón, y sus colegas, crearon una GFP super-sensible y la probaron en larvas de pez cebra de entre cuatro y siete días de edad, momento en que son transparentes.

Los investigadores se centraron en la actividad durante la captura que se produce en el tectum del pez cebra, una región del cerebro que procesa la visión. Pusieron a una pantalla LCD mostrando un punto parpadeante a un lado de una larva de pez cebra inmovilizado. Mientras el punto aparecía y desaparecía, vieron los correspondientes destellos de luz en el tectum, reflejando la actividad neuronal.

Cuando el equipo trasladó el punto de izquierda a derecha, y de arriba abajo, vieron un movimiento horizontal y vertical de las señales cerebrales en el tectum, revelando lo que se conoce como el mapa visuotópico. La información visual de cada ojo se procesa en el hemisferio opuesto del cerebro, por lo que el movimiento visto por el ojo derecho se reprodujo en el lado izquierdo del tectum, y viceversa.

Factor de aumento

La diferencia de escala entre el mapa cerebral y el movimiento real mostró que el factor de aumento era mayor en la dirección vertical que en la horizontal, pero no está claro por qué será así. «Creo que los ojos de los peces y nuestros ojos podría ser mejores en encontrar diferencias en sentido de la altura que en la dirección horizontal», dice Kawakami. «Es una pregunta interesante.»

Luego el equipo introdujo un paramecio vivo —un pequeño organismo unicelular que es alimento de los peces cebra— cerca de la cabeza de la larva. No hubo respuesta cuando el paramecio estaba inmóvil, pero cuando éste comenzó a nadar, las señales en el cerebro del pez cebra se ajustaron al movimiento de su presa.

Por último, el equipo observó las señales del cerebro mientras la larva de pez cebra y la presa nadaban libremente. Justo antes de que la larva capturase su presa, las señales convergieron en la parte frontal del tectum, lo que sugiere que la activación de esta área podría estar conectada con la subsecuente activación de las vías motoras de la larva.

«Este es un trabajo muy emocionante», dijo Martha Constantine-Paton , quien estudia el desarrollo del cerebro en el Instituto Tecnológico de Massachusetts. Se espera que dentro de poco será posible ver cómo los circuitos neuronales crecen mientras un pez cebra madura.

Ese será el siguiente gran obstáculo, dice ella, y ya que los peces sólo son transparentes mientras son larvas, se requeriría una ventana craneal o reactivos ópticos especialmente sensibles. Pero puede ser que no esté tan lejos lograrlo. «La resolución de la sensibilidad de esta nueva proteína fluorescente verde es increíble», dice ella.

Kawakami y sus colegas están tratando de observar la actividad a través de todo el cerebro. «Vamos a explorar las neuronas que trabajan mientras los peces aprenden y piensan», dice. «Esto va a llevar a una comprensión de los circuitos neuronales fundamentales cuando funciona el pensamiento humano».

Referencia de publicación: Current Biology, Real-Time Visualization of Neuronal Activity during Perception, DOI: 10.1016/j.cub.2012.12.040

Fuente: New Scientist. Aportado por Eduardo J. Carletti

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