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Técnicas optogenéticas optimizadas

Actualmente, la optogenenética constituye una técnica puntera pero poco refinada para la manipulación de la actividad neuronal, un hecho que limita su utilidad en el delicado entorno que es el cerebro. Unos investigadores han demostrado que la optogenética puede ser empleada como una herramienta refinada para observar y manipular la actividad neuronal.
Técnicas optogenéticas optimizadas
Estudios recientes han proporcionado la oportunidad de equilibrar la excitación y la inhibición de circuitos neuronales empleando técnicas optogenéticas. Sin embargo, actualmente este método se ve obstaculizado por la existencia de interacciones no lineales entre opsinas coexpresadas, las proteínas empleadas en la mayoría de los estudios optogenéticos. Aunque la optogenética está avanzando hacia el empleo de opsinas coactivadas para modular la actividad neuronal, los mecanismos que subyacen a su interacción aún no han sido estudiados.

Los investigadores del proyecto financiado por la Unión Europea COMP-OPTOGEN (Computational optogenetics for the characterization and control of cortical activity) estudiaron los efectos de la interacción entre opsinas en aras de cerrar esta brecha en el conocimiento de la optogenética y optimizar esta tecnología para favorecer su uso en experimentos controlados de manera precisa.

Los investigadores de COMP-OPTOGEN emplearon modelos in vivo e in vitro para estudiar los efectos de opsinas coactivadas en neuronas aisladas y en redes neuronales, respectivamente. Estos también emplearon modelos informáticos para opsinas coactivadas tanto en células individuales como en un modelo para un circuito del cerebro.

Los investigadores de COMP-OPTOGEN armonizaron las características de las opsinas con las dinámicas neuronales, de modo que sus cinéticas se correspondían fielmente con las características neuronales. Estos también estudiaron la coexpresión y la coactivación de opsinas en poblaciones neuronales para examinar la inclusión de opsinas excitatorias e inhibitorias en una neurona individual.

El proyecto COMP-OPTOGEN proporcionó descubrimientos relevantes gracias a la combinación de los modelos informáticos y los resultados experimentales. En primer lugar, los investigadores descubrieron una relación clara con cómo las opsinas interaccionaban de manera diferente con distintos tipos de neuronas. Después, observaron que era posible modular neuronas empleando una activación dual. El equipo también desarrolló protocolos para modificar las tasas de transmisión de impulsos nerviosos de las neuronas sin alterar sus características de despolarización.

Estos resultados demuestran que la optogenética puede ser empleada para la manipulación precisa de la actividad neuronal.

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Palabras clave

Optogenética, actividad neural, cerebro, opsinas coactivadas, COMP-OPTOGEN
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