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Cómo el cerebro asimila información y regula el comportamiento

Neurocientíficos de un proyecto financiado por la Unión Europea han estudiado cómo el procesamiento de información en circuitos neuronales da lugar a un comportamiento en un organismo modelo.
Cómo el cerebro asimila información y regula el comportamiento
El objetivo del proyecto FISHBRAIN (Neural circuits underlying visually guided behaviour) era comprender cómo el cerebro integra información sensorial y selecciona y lleva a cabo acciones adecuadas. En concreto, los investigadores estaban interesados en la organización y el funcionamiento de circuitos neuronales que subyacen a conductas guiadas visualmente.

Para tal fin, los investigadores emplearon el pez cebra (Danio rerio) como organismo modelo, lo que permitió visualizar y manipular la actividad en circuitos neuronales del cerebro de un animal vertebrado. Con tan solo una semana de vida, las larvas de pez cebra son capaces de detectar patrones de movimiento, evitar depredadores y seguir y capturar una presa viva. Además, su cabeza trasparente permite la visualización no invasiva de todo el cerebro a una resolución de célula única empleando una técnica de imagen de dos fotones.

Los investigadores de FISHBRIN llevaron a cabo análisis cuantitativos del comportamiento, obtuvieron imágenes de la actividad neuronal a nivel de todo el cerebro y estudiaron el procesamiento sensoriomotor en neuronas específicas. Estos también desarrollaron herramientas genéticas para seleccionar y manipular de forma específica tipos celulares concretos.

Asimismo, se desarrolló un sistema de seguimiento de alta velocidad de los movimientos de los ojos y de la aleta caudal para múltiples larvas de pez cebra nadando libremente. Este sistema se empleó para caracterizar cómo se mueven las larvas y para mapear estímulos visuales con el movimiento de las larvas.

Los investigadores también evaluaron herramientas genéticas para la obtención de registros de la función neuronal en el pez cebra. En este contexto, se desarrollaron mapas de la actividad funcional de todo el cerebro de peces que expresan indicadores de calcio codificados genéticamente empleando técnicas de imagen de dos fotones y de haz de luz láser.

Los experimentos proporcionaron un mapa de la arquitectura funcional del cerebro del pez cebra, revelando así conjuntos de neuronas que configuran la totalidad de los circuitos comportamentales en un vertebrado. Es más, los resultados de FISHBRAIN proporcionan un marco de trabajo clave para el estudio del desarrollo neural, mutaciones genéticas y modelos de enfermedades.

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Palabras clave

Circuitos neuronales, FISHBRAIN, conducta guiada visualmente, Danio rerio, técnica de imagen de dos fotones, seguimiento a alta velocidad, técnica de imagen por haz de luz, indicadores de calcio
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