Investigación en neurociencia
La neurociencia es un campo multidisciplinar que implica el estudio de la estructura y el funcionamiento del sistema nervioso. El objetivo es comprender el desarrollo de los procesos cognitivos y conductuales, así como entender y encontrar terapias para trastornos como la enfermedad de Alzheimer o la de Parkinson.
El uso de técnicas de microscopía es fundamental para visualizar el sistema nervioso a nivel celular y subcelular y para ver cualquier cambio molecular en contexto. Los desarrollos recientes en las imágenes de tejidos profundos han proporcionado más información sobre la función neuronal. Tecnologías emergentes como el marcado genético de células y la optogenética complementan estos desarrollos.
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Desafíos en la obtención de imágenes para la investigación en neurociencia
Investigar el sistema nervioso requiere a menudo una combinación de alta resolución, imágenes en profundidad y la visualización de secciones grandes. También se necesita flexibilidad para conseguir imágenes de distintos tipos de muestras, como células vivas, tejidos, organoides y organismos modelo.
El estudio de procesos dinámicos rápidos, como el transporte celular o la remodelación sináptica, exige una microscopía de alta velocidad. Uno de los desafíos principales de la microscopía de alta velocidad es adquirir imágenes de alta resolución sin que haya saturación de la fluorescencia.
La investigación en neurociencia a menudo implica obtener imágenes de gran volumen y de campos grandes. La necesidad de reducir la dispersión de la fluorescencia y la señal de fondo puede dificultar obtener imágenes con alto contraste y resolución, algo de especial importancia cuando se examina la arquitectura neuronal en tejidos densos como secciones del cerebro.
Neuronas corticales cultivadas. Serie en Z de 59 planos (espesor: 21 µm). Muestra por cortesía de FAN GmbH, Magdeburg, Alemania.
Métodos de microscopía para la investigación en neurociencia
El estudio del sistema nervioso se basa por lo general en la microscopía confocal para obtener imágenes de alta resolución de eventos y estructuras. Para imágenes in vivo más profundas se utiliza la microscopía multifotónica porque su capacidad para usar una excitación próxima al espectro infrarrojo reduce la dispersión de la luz y permite así imágenes más profundas y mínimamente invasivas. La microscopía de lámina de luz también es preferible para muestras sensibles a la luz o en 3D. Reduce la fototoxicidad al tiempo que proporciona imágenes intrínsecas de secciones ópticas y 3D.
- La optogenética es una técnica que implica controlar la actividad neuronal por medio de la luz y permite estudiar redes neuronales específicas y la señalización celular. Requiere la expresión de proteínas fotosensibles en la membrana de las células neuronales. Explorar eventos a nanoescala por medio de la optogenética combinado con la vitrificación de precisión en milisegundos es una prometedora tecnología para estudiar momentos concretos dentro de un proceso dinámico.
- La electrofisiología es el estudio de las propiedades eléctricas de los tejidos y las células, incluidas las neuronas. La función de las células nerviosas y musculares se basa en corrientes iónicas que fluyen por canales de iones. Una forma de investigar los canales de iones es usar el pinzamiento zonal. Este método permite investigar canales de iones en detalle y registrar la actividad eléctrica de distintos tipos de células, sobre todo células excitables como las neuronas.
THUNDER Imager
Los generadores de imágenes THUNDER le permiten obtener una vista clara de los detalles, incluso en profundidad en muestras intactas, en tiempo real y sin desenfoque. Esta capacidad de adquirir imágenes nítidas cambia de forma fundamental el modo de trabajar con organismos modelo, secciones de tejidos y cultivos celulares en 3D como organoides. Es posible usar secciones más gruesas y conseguir imágenes de estructuras más grandes que con un microscopio de campo ancho «estándar».
SP8 DIVE (Deep In Vivo Explorer)
El SP8 DIVE (Deep In Vivo Explorer) es el primer microscopio multifotónico con detección espectralmente ajustable. Proporciona la máxima profundidad de penetración y contraste para obtener imágenes in vivo profundas. Podrá ajustar el SP8 DIVE para conseguir los más mínimos detalles a la vez que obtiene imágenes de múltiples marcadores con una separación perfecta de los colores. Su alta precisión y sensibilidad lo hacen ideal para obtener imágenes de neuronas vivas.
Mica
Mica, el primer microhub del mundo, combina a la perfección la imagen confoca y widefield con el análisis asistido por inteligencia artificial. Todo ello unido en un entorno de incubador que protege las muestras. Rápido y fácil de usar, Mica le permite visualizar simultáneamente hasta 4 marcajes en modo widefield o confocal gracias a la tecnología FluoSyncTM. Ahora puede generar cuatro veces más datos con una correlación espaciotemporal del 100%, cambiando de widefield a confocal sin mover la muestra.
