Nuevo sistema de ventana permite estudios a largo plazo de la actividad cerebral

Bilal Haider está estudiando cómo múltiples áreas del cerebro trabajan juntas para la percepción visual. Esto podría ayudar a los investigadores a comprender si la actividad neuronal «atascos de tráfico» subyace a todo tipo de discapacidades visuales: desde pasarse un semáforo en rojo cuando la atención visual está en otra parte, hasta arrojar luz sobre el cerebro afectado por el autismo.

Para hacer este tipo de trabajo, los investigadores necesitan un «mapa» confiable de todas las áreas visuales del cerebro con coordenadas específicas para cada cerebro único. Dibujar el mapa requiere monitorear y registrar datos de un cerebro activo y en funcionamiento, lo que generalmente significa crear una ventana en el cráneo para observar la actividad del flujo sanguíneo.

El equipo de Haider ha desarrollado un mejor enfoque: un nuevo tipo de ventana que es más estable y permite estudios a más largo plazo. El profesor asistente en el Departamento de Ingeniería Biomédica Wallace H. Coulter en Georgia Tech y la Universidad de Emory explica cómo en un artículo publicado en febrero en Informes científicos.

Para obtener una imagen clara de la red visual del cerebro, el laboratorio de Haider utiliza una técnica establecida llamada imágenes del flujo sanguíneo, que rastrea el oxígeno en la sangre, midiendo las áreas activas e inactivas del cerebro de un ratón mientras el animal ve los estímulos visuales. Para capturar una señal fuerte de flujo sanguíneo, los investigadores suelen crear una ventana craneal adelgazando el cráneo o quitando una parte por completo. Estos procedimientos pueden disminuir la estabilidad en el cerebro despierto y palpitante, condiciones perjudiciales para las delicadas mediciones electrofisiológicas realizadas en las mismas áreas visuales después de la toma de imágenes.

«Las ventanas estándar dan muy buenas imágenes de la vasculatura», dijo Haider. «Pero la desventaja es que, si está trabajando con un animal que está aprendiendo a realizar una tarea sofisticada que requiere semanas de entrenamiento, y quiere hacer grabaciones neuronales del cerebro más tarde, esa área se ha visto comprometida si falta el cráneo o adelgazado.»

El nuevo sistema de ventana craneal del equipo permite obtener imágenes del flujo sanguíneo de alta calidad y registros eléctricos estables durante semanas o incluso meses. El secreto es un pegamento quirúrgico llamado Vetbond, que contiene cianoacrilato, el mismo compuesto que se encuentra en Krazy Glue, y una pequeña ventana de vidrio.

Básicamente, se aplica una capa delgada de pegamento al cráneo con una micropipeta y se coloca encima un cubreobjetos de vidrio curvo. El cianoacrilato crea un efecto de «calavera transparente». El equipo de Haider desarrolló el nuevo sistema de ventanas y luego examinó la precisión de los mapas cerebrales visuales resultantes.

«A veces, las cosas más simples funcionan. El pegamento crea una barrera que permite que continúen todos los procesos fisiológicos normales subyacentes, pero deja el hueso transparente», dijo Haider. «Es como poner un protector en su teléfono inteligente. El protector está sobre la superficie de vidrio, pero todo lo que está debajo permanece transparente y en funcionamiento».

El enfoque de Haider ayudará a su equipo a lograr sus objetivos más importantes: medir la actividad de las neuronas en las vías visuales del cerebro y comprender cómo los atascos de tráfico neuronal disminuyen nuestra atención visual y cómo estos procesos pueden contribuir a las discapacidades visuales en personas con autismo. Es un trabajo que está recibiendo un impulso, gracias al apoyo reciente de la Iniciativa de Investigación del Autismo de la Fundación Simons.

Haider dijo que el estudio adecuado de la función cerebral requiere mediciones repetibles de la actividad neuronal, por lo que ha puesto a disposición del público el nuevo sistema de ventana.

«Creemos que esta será una herramienta útil para otros investigadores», dijo. «Hicimos el código, todo el hardware, todas las especificaciones del sistema, todo, totalmente público para que otras personas puedan probarlo ellos mismos. Diseñamos esto para usarlo en nuestro estudio del cerebro visual, pero potencialmente puede usarse para estudiar otras áreas del cerebro de una manera que permita a los investigadores hacer experimentos a largo plazo mientras mantienen el cerebro estable y saludable».