Redacción
Los ratones son animales extremadamente sociales, pero los investigadores los han programado para formar vínculos sociales instantáneos con un solo rayo de luz.
Los científicos de la Universidad Northwestern diseñaron un pequeño implante cerebral inalámbrico que activa neuronas individuales para obligar a los ratones a interactuar socialmente entre sí en tiempo real, y cuando la estimulación está desincronizada, la socialización se detiene.
Esto se hizo apuntando a un conjunto de neuronas en una región del cerebro relacionada con la función ejecutiva de orden superior, lo que ayuda a facilitar las relaciones, lo que hace que aumenten la frecuencia y duración de las interacciones sociales.
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Los ratones son animales extremadamente sociales, pero los investigadores los han programado para formar vínculos sociales instantáneos con un solo rayo de luz implantando en los animales un pequeño implante cerebral.
El dispositivo utilizado en los ratones es más pequeño que la yema de un dedo humano, delgado y flexible, pero el avance es su naturaleza inalámbrica que permite que los ratones se vean normales y se comporten en un entorno realista.
Investigaciones anteriores que utilizaban optogenética requerían cables de fibra óptica, que restringían los movimientos del ratón y provocaban que se enredaran durante las interacciones sociales o en entornos complejos.
La neurobióloga del noroeste Yevgenia Kozorovitskiy, quien diseñó el experimento, dijo: ‘Con tecnologías anteriores, no pudimos observar a varios animales interactuando socialmente en entornos complejos porque estaban atados’.
‘Las fibras se romperían o los animales se enredarían. Para hacer preguntas más complejas sobre el comportamiento de los animales en entornos realistas, necesitábamos esta innovadora tecnología inalámbrica. Es tremendo escapar de las ataduras ‘.
El implante tiene solo medio milímetro de grosor y se conecta al cerebro a través de una sonda filamentosa fina y flexible con LED en la punta, que se extiende hacia el cerebro a través de un pequeño defecto craneal.
El dispositivo se coloca suavemente sobre la superficie exterior del cráneo, pero también debajo de la piel y el pelaje de los animales pequeños.
El implante tiene solo medio milímetro de grosor y conecta el cerebro a través de una sonda filamentaria fina y flexible con LED en la punta, que se extienden hacia el cerebro a través de un pequeño defecto craneal.
Y utiliza los mismos protocolos de comunicación de campo cercano que se encuentran en los teléfonos inteligentes para los pagos electrónicos.
Los investigadores operan la luz de forma inalámbrica en tiempo real con una interfaz de usuario en una computadora.
Una antena que rodea el recinto de los animales suministra energía al dispositivo inalámbrico, eliminando así la necesidad de una batería pesada y voluminosa.
El dispositivo se coloca suavemente sobre la superficie exterior del cráneo, pero también debajo de la piel y el pelaje de los animales pequeños.
Sin embargo, cuando se apaga la estimulación, la socialización entre los animales se detiene.
Para establecer una prueba de principio, Rogers y su equipo diseñaron un experimento para explorar un enfoque optogenético de las interacciones sociales de control remoto entre parejas o grupos de ratones.
Cuando los ratones estaban físicamente cerca unos de otros en un entorno cerrado, el equipo de Kozorovitskiy activaba de forma inalámbrica y sincrónica un conjunto de neuronas en una región del cerebro relacionada con la función ejecutiva de orden superior, lo que hacía que aumentaran la frecuencia y duración de las interacciones sociales.
La desincronización de la estimulación disminuyó rápidamente las interacciones sociales en el mismo par de ratones.
Las habilidades fundamentales relacionadas con la función ejecutiva incluyen el dominio del pensamiento adaptable, la planificación, el autocontrol, el autocontrol, la memoria de trabajo, la administración del tiempo y la organización, todo lo relacionado con la formación y el mantenimiento de relaciones.
En un entorno grupal, los investigadores podrían sesgar a un par elegido arbitrariamente para interactuar más que otros.
«En realidad, no pensamos que esto funcionaría», dijo Kozorovitskiy. «Hasta donde sabemos, esta es la primera evaluación directa de una de las principales hipótesis de larga data sobre la sincronía neuronal en el comportamiento social».
Aunque el trabajo provocó una amistad entre dos animales, es mucho más profundo e importante que eso.
El pionero de la bioelectrónica de Northwestern, John A. Rogers, quien dirigió el desarrollo de la tecnología, dijo: « Este documento representa la primera vez que hemos podido lograr implantes inalámbricos sin batería para optogenética con control digital completo e independiente sobre múltiples dispositivos simultáneamente en un entorno dado. ‘
“La actividad cerebral en un animal aislado es interesante, pero ir más allá de la investigación en individuos a estudios de grupos complejos que interactúan socialmente es una de las fronteras más importantes y emocionantes de la neurociencia.
«Ahora tenemos la tecnología para investigar cómo se forman y se rompen los vínculos entre los individuos de estos grupos y para examinar cómo surgen las jerarquías sociales de estas interacciones».
El primer estudio de su tipo podría algún día conducir a curas para la ceguera o la parálisis en humanos, esperan los científicos.
La tecnología futura podría apuntar a las neuronas humanas responsables de la vista y el movimiento que necesitan ser reprogramadas. El trabajo anterior no ha logrado apuntar a las neuronas de señales individuales entre los 100 mil millones que están entrelazados.
