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Microscopios en miniatura: la herramienta que revoluciona la neurociencia y se ofrece con código abierto para investigadores de todo el mundo

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Desde su laboratorio en la Universidad de California en Los Ángeles (UCLA), el estadounidense Daniel Aharoni dirige el desarrollo del proyecto “Miniscope”, una plataforma de microscopía fluorescente en miniatura de código abierto que permite registrar y analizar la actividad neuronal en pequeños roedores que se comportan libremente.

(Agencia CyTA-Leloir).- Entran en la palma de la mano y no pesan más que una moneda grande, pero sus circuitos permiten algo que hasta hace 10 años parecía una utopía: registrar la actividad de miles de neuronas que se encienden al mismo tiempo en los cerebros de ratones que pueden desplazarse libremente. Se trata de microscopios en miniatura a los que se denomina genéricamente miniscopios (o “miniscopes”, en inglés), gracias a que allá por 2016 el científico estadounidense Daniel Aharoni acuñó ese término para denominar a los pequeños dispositivos de código abierto que estaba desarrollando con el equipo de su laboratorio de la Universidad de California, Los Ángeles (UCLA).

En la actualidad, unos 15 grupos académicos de distintos países trabajan en el desarrollo de sus propios modelos de miniscopios y existen costosas versiones comerciales, pero los diminutos instrumentos desarrollados por el grupo de Aharoni son de los más usados a nivel mundial: se venden ya armados o bien en forma de kit para armar. “Estimo que unos 700 grupos de todo el mundo construyeron o tienen uno de nuestros Miniscopes”, aseguró el científico en diálogo con la Agencia CyTA-Leloir, y resaltó que usa la “M” mayúscula para diferenciar sus dispositivos del resto de los microscopios en miniatura.

“Nuestro proyecto está específicamente dirigido a construir estas herramientas de manera que todos los neurocientíficos del mundo puedan entender, pagar y usar. Y eso es increíblemente gratificante”, añadió Aharoni, cuyas investigaciones se ubican en la intersección entre la ingeniería, las neurociencias y la física.

Con el objetivo de introducir esta nueva herramienta en Latinoamérica, Aharoni vino a Buenos Aires junto a su “Miniscope Team” para dar un curso de cuatro días sobre “microscopía fluorescente en miniatura” en la Fundación Instituto Leloir (FIL). Entre el 12 y el 15 de diciembre, 21 estudiantes de la región fueron becados para interiorizarse sobre el funcionamiento de estos aparatitos que en los últimos 10 años generaron una revolución en los ensayos de neurociencias y de los que en la FIL hay tres. El workshop se pudo realizar gracias al apoyo también de la International Society for Neurochemetry (ISN), The Grass Foundation, The Company of Biologists y la Fundación José A. Balseiro.

“Todos los dispositivos que lanza el grupo que lidera Aharoni son de código abierto, es decir que los archivos de diseño están disponibles en un repositorio público. Entonces, cualquier persona que desee los puede descargar y adaptar según le convenga”, aseguró el argentino Federico Sangiuliano, que en 2019 se sumó al “Miniscope Team”, luego de haber realizado una pasantía de dos años en el Laboratorio de Fisiología y Algoritmos del Cerebro que dirige Emilio Kropff en la FIL.

“También tenemos foros públicos para que los usuarios puedan hacer consultas. Hay todo un sentido de comunidad en donde la gente comparte conocimiento y tratamos de bajar la barrera de entrada para que cualquier laboratorio del mundo pueda usar esta técnica de registro. Esto es lo que nos diferencia”, añadió.

Técnica liberadora

El Miniscope V4, la última versión, es un microscopio de fluorescencia de un fotón que pesa 2,6 gramos y tiene 2 mm de alto. “Registra actividad neuronal mediante fluorescencia, es decir, ilumina el cerebro a medida que se activan las neuronas, porque éstas emiten fotones, y los registramos con un sensor de imagen que está en el microscopio. Eso se graba y después podemos procesar los datos”, informó Sangiuliano. El ingeniero electrónico del ITBA agregó que la plataforma también cuenta con cámaras externas –como las de seguridad– para poder ver el comportamiento de los animales. “Es muy importante no sólo registrar la actividad en el cerebro, sino también qué está haciendo el ratón para poder correlacionar la información”, indicó.

Aharoni, un doctor en Física que se especializó en el estudio de la materia oscura antes de focalizarse en el desarrollo de los Miniscopes, está convencido de que “para el futuro de la neurociencia es sumamente importante poder ver lo que está pasando en los cerebros y cómo se conecta eso con el comportamiento de los animales”.

En cuanto a lo que vendrá, el estadounidense se animó a predecir un futuro inhalámbrico o wireless para los próximos cinco años: “Hay grupos que lograron diseños de miniscopios de dos fotones muy buenos, así que creo que estos dispositivos más avanzados y complejos comenzarán a ser más utilizados y eso es grandioso. La otra dirección, que es en la que mi grupo está trabajando, se basa en hacer las mismas herramientas que hoy tenemos, pero sustancialmente más pequeñas y sin cables. Esto permitirá captar comportamientos verdaderamente naturales, que es el enfoque hacia donde tenemos que avanzar”, concluyó.

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