Un microscopio de un gramo permite a los científicos observar 8.500 neuronas a la vez
Comprender cómo el cerebro convierte miles de millones de neuronas que se activan juntas en una sola decisión, un recuerdo o un movimiento repentino es uno de los problemas más difíciles de la ciencia. Gran parte de la dificultad radica simplemente en verlo ocurrir: la mayoría de las herramientas de imagen son voluminosas, están conectadas por cables o solo pueden observar una pequeña porción de tejido cerebral a la vez. Un equipo de investigadores chinos afirma haber construido ahora el microscopio inalámbrico más ligero de su tipo, un dispositivo que pesa solo un gramo y que puede registrar la actividad de miles de neuronas en un animal que se mueve libremente.
El instrumento es un mesoscopio, una clase de microscopio diseñado para obtener imágenes de áreas relativamente grandes de tejido en lugar de una sola célula. Según CCTV, el dispositivo del equipo funciona en un campo de visión de seis milímetros de ancho y puede resolver células individuales. En pruebas con ratones, capturó la actividad de más de 8.500 neuronas en la corteza cerebral a la vez, aproximadamente 25 veces el número que los equipos existentes comparables pueden registrar simultáneamente. Los resultados se publicaron en línea el 19 de octubre en Nature, una de las revistas científicas más importantes del mundo.
El avance es tanto una proeza de ingeniería como biológica. Un microscopio de sobremesa convencional no puede montarse en la cabeza de un ratón, y un cable que lo conecte a un equipo fijo ataría al animal y distorsionaría precisamente el comportamiento que los científicos quieren observar. Comprimir la óptica, los sensores, la energía y la transmisión inalámbrica en algo que un animal pueda llevar sin una tensión evidente requirió nuevos enfoques de miniaturización y manejo de datos. Con un gramo, el dispositivo es lo suficientemente ligero como para que los investigadores crean que no interferirá de manera significativa con el movimiento natural.
Esto importa porque el comportamiento es donde la actividad cerebral cobra sentido. Observar las neuronas activarse mientras un animal explora, socializa, aprende una tarea o reacciona a una amenaza es fundamental para comprender cómo los circuitos neuronales regulan el comportamiento complejo. Hasta ahora, los laboratorios a menudo tenían que elegir entre el registro de alta resolución en un animal con la cabeza fija y la observación más amplia en uno que pudiera moverse naturalmente. Un dispositivo inalámbrico que captura miles de células a la vez promete reducir considerablemente esa disyuntiva.
La publicación en Nature da al trabajo visibilidad internacional y señala que los resultados superaron una rigurosa revisión por pares. También sitúa firmemente a los grupos de investigación chinos entre los líderes en hardware de neurotecnología, un campo donde la fabricación de herramientas ha estado históricamente dominada por laboratorios de Estados Unidos y Europa. El equipo no ha detallado un lanzamiento comercial, pero dispositivos como este tienden a difundirse rápidamente en la comunidad de neurociencia, porque una mejor ventana al cerebro es útil para casi todos los laboratorios que lo estudian.
Para el público en general, el beneficio práctico probablemente sea indirecto pero real. Mapear cómo se coordinan grandes poblaciones de neuronas es fundamental para el trabajo sobre el aprendizaje, la memoria, el sueño y las enfermedades neurológicas. Mejores herramientas no producen automáticamente tratamientos, pero cambian qué preguntas se vuelven respondibles. Un microscopio que puede seguir miles de neuronas a través del comportamiento cotidiano convierte algunos experimentos antes hipotéticos en rutinarios.
Hay límites que vale la pena señalar. El trabajo se realizó en ratones, y la traducción de hallazgos entre especies nunca es automática. El dispositivo también registra desde la corteza, una región superficial, en lugar de estructuras cerebrales profundas. Aun así, la cifra principal —un solo gramo, una visión de seis milímetros, más de 8.500 neuronas a la vez— es el tipo de hito que restablece las expectativas sobre lo que puede ser un sensor cerebral portátil.
Para un campo que durante mucho tiempo ha estado limitado por sus instrumentos, eso es significativo. El siguiente paso será ver con qué amplitud otros laboratorios adoptan el dispositivo y qué descubrimientos siguen una vez que observar miles de neuronas a la vez se vuelva algo común.