Los científicos saben que hay muchas maneras de observar como neuronas individuales en un fuego cerebral – enviando señales eléctricas de uno a otro, pero todas comparten el mismo problema básico. No importa si se trata de agentes químicos, modificaciones genéticas, o sondas eléctricas, cada método es de alguna manera más invasivo de lo que los neurocientíficos quisieran.

Eso puede cambiar pronto. Con el uso de un microscopio interferométrico, investigadores de la Universidad de Stanford, Palo Alto, California, han creado una tecnología no invasiva que detecta cuándo las células nerviosas se disparan en función de los cambios en la forma. El método podría utilizarse para observar la actividad nerviosa en partes del cuerpo accesibles a la luz, como el ojo, lo que permitiría a los médicos monitorear cuantitativamente la función visual a nivel celular.

Como informan los investigadores de Stanford, han desarrollado una manera de ver las células cerebrales enviar señales eléctricas usando sólo luz, algunas lentes y otros elementos ópticos, y una cámara de video rápida.Universidad de Stanford

La clave del nuevo enfoque, dijo Daniel Palanker, Ph.D., profesor de oftalmología y autor principal en el nuevo artículo, es que cuando las neuronas disparan señales eléctricas, cambian sutilmente de forma. Ese cambio de escala de nanómetros se puede medir utilizando técnicas ópticas.

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Tong Ling, Ph.D. y colegas en el laboratorio del Dr. Daniel Palanker en Stanford construyeron un microscopio interferométrico equipado con una cámara de alta velocidad que recoge 50.000 fotogramas por segundo. Esta velocidad es importante porque los cambios en la forma de la celda son sutiles, por lo que hay muy poca señal en comparación con el ruido en las imágenes. Con las imágenes de alta velocidad, los investigadores pueden combinar 50 fotogramas juntos en trozos, promediando el ruido y aumentando la fuerza de la señal. También diseñaron un algoritmo novedoso que detectaría regiones informativas (es decir, las partes de las células que más se mueven) y aumentaría aún más la señal.

«Este cambio de forma a escala de nanómetro es muy difícil de ver», dijo el Dr. Palanker, «pero con imágenes de fase cuantitativa ultrarrápidas, en realidad resulta ser visible».

Hasta ahora, el Dr. Palanker, el Dr. Tong Ling, becario postdoctoral y autor principal en el nuevo artículo, y colegas han medido esos cambios de forma minúsculos en las redes de células similares a las neuronas en un plato de laboratorio. Ahora están adaptando sus métodos para estudiar las neuronas en el cerebro de los animales vivos. Si eso funciona, podría conducir a una manera más natural de estudiar al menos algunas partes del cerebro. «Todo es natural, sin marcadores químicos, sin electrodos, nada. Son sólo células como son», dijo el Dr. Palanker.Moving hacia adelante, los miembros del equipo, incluyendo el investigador principal de la subvención, Austin Roorda, Ph.D., Universidad de California, Berkeley, determinarán cómo utilizar esta técnica con tomografía de coherencia óptica, una tipo de tecnología de imagen comúnmente utilizada para visualizar la parte posterior del ojo.

«Las técnicas de grabación neuronal no invasivas, totalmente ópticas, como las que son pioneras por el Dr. Palanker y su equipo, son muy emocionantes porque, a diferencia de otros métodos, estos pueden ser potencialmente utilizados en los ojos humanos», dijo el Dr. Roorda. «Estos desarrollos prometen un día en el que podemos estudiar las enfermedades de la retina en humanos a escala celular y evaluar los tratamientos para curarlas».