Una nueva técnica de imagen permite a los investigadores ver la expresión génica en cerebros de ratones vivos en tiempo real

Un equipo dirigido por la Universidad de Minnesota Twin Cities ha desarrollado una nueva técnica que permite a los científicos e ingenieros, por primera vez, visualizar moléculas de ARNm en el cerebro de ratones vivos. La investigación revela nuevos conocimientos sobre cómo se forman y almacenan los recuerdos en el cerebro y podría proporcionar a los científicos nueva información sobre enfermedades como el Alzheimer.

El artículo está publicado en el Actas de la Academia Nacional de Ciencias (PNAS).

Todavía hay mucho misterio en torno al proceso de creación y almacenamiento físicos de la memoria en el cerebro. Es bien sabido que el ARNm, un tipo de ARN involucrado en la creación de proteínas, se produce durante el proceso de formación y almacenamiento de recuerdos, pero la tecnología para estudiar este proceso a nivel celular ha sido limitada. Los estudios previos a menudo involucraron la disección de ratones para examinar sus cerebros.

Un equipo de investigadores dirigido por un miembro de la facultad de Twin Cities de la Universidad de Minnesota ha desarrollado una nueva técnica que brinda a los científicos una ventana a la síntesis de ARN en el cerebro de un ratón mientras aún está vivo.

«Todavía sabemos muy poco sobre los recuerdos en el cerebro», explicó Hye Yoon Park, profesor asociado en el Departamento de Ingeniería Eléctrica e Informática de la Universidad de Minnesota y autor principal del estudio. «Es bien sabido que la síntesis de ARNm es importante para la memoria, pero nunca fue posible visualizar esto en un cerebro vivo. Nuestro trabajo es una contribución importante a este campo. Ahora tenemos esta nueva tecnología que los neurobiólogos pueden usar para varios experimentos diferentes y pruebas de memoria en el futuro».

El proceso del equipo dirigido por la Universidad de Minnesota involucró ingeniería genética, microscopía de excitación de dos fotones y software de procesamiento de imágenes optimizado. Al modificar genéticamente un ratón para que produjera ARNm marcado con proteínas fluorescentes verdes (proteínas derivadas de una medusa), los investigadores pudieron ver cuándo y dónde el cerebro del ratón generaba ARNm Arc, el tipo específico de molécula que estaban buscando.

Debido a que el ratón está vivo, los investigadores pudieron estudiarlo durante períodos de tiempo más largos. Usando este nuevo proceso, los investigadores realizaron dos experimentos en el ratón en los que pudieron ver en tiempo real durante un mes lo que estaban haciendo las neuronas, o células nerviosas, mientras el ratón formaba y almacenaba recuerdos.

Históricamente, los neurocientíficos han teorizado que ciertos grupos de neuronas en el cerebro se activan cuando se forma un recuerdo, y que esas mismas células se activan nuevamente cuando se recuerda ese momento o evento. Sin embargo, en ambos experimentos, los investigadores encontraron que diferentes grupos de neuronas se activaron cada día que activaron la memoria en el ratón.

En el transcurso de varios días después de que el ratón creara este recuerdo, pudieron ubicar un pequeño grupo de células que se superponían o generaban constantemente el ARNm de Arc cada día, en la región de la corteza retroesplenial (RSC) del cerebro, un grupo que creen que es responsable del almacenamiento a largo plazo de esa memoria.

«Nuestra investigación trata sobre la generación y recuperación de la memoria», dijo Park. «Si podemos entender cómo sucede esto, nos será muy útil para comprender la enfermedad de Alzheimer y otras enfermedades relacionadas con la memoria. Tal vez las personas con la enfermedad de Alzheimer todavía almacenan los recuerdos en algún lugar, simplemente no pueden recuperarlos. Entonces, en el mismo a largo plazo, tal vez esta investigación pueda ayudarnos a superar estas enfermedades».

Además de Park, el equipo incluyó a los investigadores de la Universidad Nacional de Seúl Byung Hun Lee, Jae Youn Shim, Hyungseok Moon y Dong Wook Kim; y los investigadores del Instituto de Ciencia y Tecnología de Corea Jiwon Kim, Jang Soo Yook y Jinhyun Kim.