Investigadores publican guía práctica para monitorear y analizar la actividad cerebral

Los investigadores de Penn State han desarrollado un conjunto de herramientas y métodos para monitorear y analizar mejor las señales relacionadas con el sueño y la inquietud en estudios de cerebro de roedores. Considerados los cimientos de la investigación biomédica, los estudios con roedores a menudo brindan la primera comprensión avanzada de la actividad cerebral y son la base sobre la que finalmente se construyen los estudios en humanos, según Patrick Drew, profesor asociado distinguido de ingeniería neuronal y neurocirugía de Huck y profesor asociado de ciencias de la ingeniería. y mecánica.

El conjunto de herramientas permite a los investigadores monitorear variables de comportamiento como la frecuencia cardíaca del roedor, el diámetro de la pupila y el movimiento de los bigotes durante los estudios de observación, así como un conjunto de códigos para medir y analizar los datos. Publicaron una guía práctica completa con sus herramientas, código e imágenes de la configuración del laboratorio en neurofotónica, una revista publicada por SPIE, o la sociedad internacional de óptica y fotónica.

Según Drew, las variables pueden desencadenar oscilaciones en la actividad cerebral que en el pasado podrían haberse interpretado como ruido, pero que ahora se sabe que son cambios impulsados ​​por el comportamiento. Registrar y analizar estas actividades cerebrales es fundamental para comprender mejor el cerebro, pero hacer que una persona supervise los experimentos y analice los movimientos y los estados de vigilia-sueño manualmente requiere mucho tiempo y está sujeto a errores humanos.

Para remediar esto, el enfoque múltiple de los investigadores rastrea el estado de excitación específico del roedor en el momento de la inquietud sin la incertidumbre introducida por la interpretación humana.

«Lo que la gente siempre ha hecho tanto en modelos animales como humanos es decir: ‘Presenté un estímulo y sucedió esto'», dijo Drew. «Y lo que resulta ser muy importante es el estado de excitación del animal, ya sea que esté alerta o quedarse dormido, así como sus comportamientos inquietos. Estos comportamientos impulsan la actividad de todo el cerebro. Si un roedor mueve sus bigotes y se contrae, no solo aparece en las áreas motoras del cerebro; aparece en todas partes, incluida la corteza visual, por ejemplo. Como alguien que estudia el cerebro, no puede olvidar que está conectado con el cuerpo, y el cuerpo y el cerebro chocan entre sí de maneras que todavía no entendemos. Las instrucciones detalladas que publicamos facilitarán que las personas estudien y comprendan todo esto».

Según los investigadores, las herramientas y la metodología que compartieron deberían ser especialmente útiles en los estudios del sueño, pero también pueden aplicarse a otros aspectos de la neurociencia. Por ejemplo, Drew explicó que los investigadores podrían analizar mejor los cambios en el flujo sanguíneo del cerebro, que las neuronas controlan para mantener la salud del cerebro y que los científicos usan como marcadores de señales en los estudios de imágenes.

«Nuestro laboratorio está aplicando métodos de ingeniería para resolver problemas de ciencias de la vida, por lo que estamos uniendo diferentes áreas de investigación», dijo Qingguang Zhang, profesor asistente de investigación en ciencias de la ingeniería y mecánica en Penn State y primer autor del artículo. «Como miembros del Centro de Ingeniería Neural y el Instituto Huck de Ciencias de la Vida, abarcamos a este grupo de personas y podemos comprender el problema desde ambos lados. Desarrollamos las herramientas que ayudarán a los neurocientíficos a analizar mejor los datos y encontrar su próximo paso. .»