El control neuronal del ciclo de sueño-vigilia
A pesar de que todos los animales alternan el estado de sueño con el de vigilia, se conoce muy poco la regulación de este proceso y su propósito. En el proyecto SEROTONINSLEEP (Serotonergic regulation of sleep related neural circuit) se investigaron los efectos de los neuropéptidos serotonina e hipocretina en el ciclo del sueño. Para ello, se estudió la respuesta optomotora (ROM) que actúa como estabilizador del movimiento rectilíneo. Mediante la estudio del comportamiento del pez en movimiento (nadando) en respuesta al movimiento mono y binocular, se diseñaron nuevas herramientas para interpretar los datos neuronales a gran escala e identificar las regiones cerebrales asociadas. Su uso en el estudio de otras conductas y sistemas neuronales se puede aplicar en la investigación de los estados de sueño y vigilia. Los datos obtenidos en el análisis del movimiento y el modelado permitieron desarrollar algoritmos para guiar el movimiento específico del ojo y su dirección. La frecuencia de los episodios de natación y el cambio de dirección se modulaban independientemente, lo que sugiere la existencia de canales separados pero solapados implicados en los patrones de movimiento egocéntrico. Para realizar un gráfico del circuito neuronal completo, se empleó la microscopía de dos fotones de imagen de calcio así como el análisis de agregados de tipos de respuestas neuronales. Las observaciones sugieren que existe un árbol dendrítico específico encargado de enviar datos sensoriales al circuito. La subsiguiente información sobre el movimiento se procesa en regiones premotoras específicas. Se espera que la investigación de la ROM proporcione una plataforma para el análisis de la relación estímulo-acción. Los resultados obtenidos podrían sentar las bases sobre los mecanismos por los cuales el sueño, la vigilia y los fármacos afectan a la actividad neuronal y el comportamiento en el cerebro animal. Se publicaron varios artículos sobre este proyecto en Nature Methods, Neuron, eLife y Cell.
Palabras clave
Ciclo sueño-vigilia, pez cebra, serotonina, hipocretina, respuesta optomotora, modelo, algoritmos