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Microscopio 3D de alta velocidad captura las células nerviosas de la mosca de la fruta en acción

Microscopio 3D de alta velocidad captura las células nerviosas de la mosca de la fruta en acción

Investigadores de la Universidad de Columbia han creado hermosos videos en 3D de las células nerviosas de una mosca de la fruta en acción. Para lograr esto, utilizaron el microscopio SCAPE de Columbia, que es capaz de obtener imágenes de neuronas a velocidades ultrarrápidas.

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La tarea no se hizo solo por estética. Las imágenes en 3D permitieron a los investigadores examinar cómo las células del cuerpo del insecto informan los movimientos de regreso al cerebro.

Estudiar la ubicación de las neuronas

"Sabemos que el cerebro recibe señales sensoriales a través de pulsos eléctricos que pasan a lo largo de las neuronas, pero no entendimos por qué algunos tipos de neuronas están ubicadas en posiciones específicas, o cómo los patrones de señalización particulares representan diferentes movimientos", dijo Wesley Grueber, PhD, un investigador principal del Mortimer B. Zuckerman Mind Brain Behavior Institute de Columbia y coautor principal del artículo.

"Para comprender este proceso, necesitábamos saber qué señales envían las neuronas mientras la larva se arrastra sin restricciones".

"Aunque pudimos hacer larvas cuyas neuronas estaban marcadas con un destello de fluorescencia cuando se disparaban, tuvimos grandes dificultades para obtener imágenes de ellas", dijo Rebecca Vaadia, candidata a doctorado en el laboratorio Grueber y co-primera autora del artículo.

"Incluso nuestros microscopios más rápidos requerían que el espécimen estuviera restringido para moverse con una lentitud antinatural, por lo que nunca pudimos capturar realmente la actividad neuronal que reflejara los movimientos naturales y libres de obstáculos del animal hasta que comenzamos a usar SCAPE".

SCAPE se ha creado especialmente para obtener imágenes de cosas en 3D extremadamente rápido, explicaron los investigadores. Al hacerlo, el microscopio permitió que las células nerviosas que parpadeaban dentro de las larvas de la mosca de la fruta se registraran en tiempo real.

Seguimiento de células propioceptivas

El experimento generó una enorme cantidad de datos. Para entenderlo, los investigadores desarrollaron algoritmos que rastrearon cada célula propioceptiva.

Estas células son receptores sensoriales que utilizan estímulos internos para detectar cambios en la posición o movimiento del cuerpo. Como tales, son responsables de la capacidad del insecto para conocer su ubicación.

"Nuestros experimentos mostraron consistentemente que cada una de las neuronas propioceptoras reaccionaba de manera diferente a medida que las larvas se arrastraban, una observación que no se podría haber hecho si las larvas hubieran estado restringidas", dijo el Dr. Grueber, quien también es profesor asociado de fisiología y biofísica y de neurociencia en el Vagelos College of Physicians and Surgeons de Columbia.

"Vimos, en tiempo real, cómo algunas neuronas se disparaban cuando el cuerpo del animal se estiraba, mientras que otras se disparaban cuando se comprimía".

Los científicos habían especulado durante mucho tiempo que las células propioceptivas eran redundantes en sus funciones. Esto se debe a que apagar uno daría como resultado movimientos más lentos en el insecto.

Sin embargo, el nuevo estudio descubrió que cada neurona tiene su propia función única. Los hallazgos mostraron que cada célula está posicionada para detectar aspectos específicos del movimiento de los animales. Como tal, cada neurona es esencial para el insecto.

El estudio se publica en la revistaBiología actual.


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