BRAIN Iniciative y uno de sus avances

Estándar

En Abril de 2013, Barack Obama -Presidente de los Estados Unidos – anunció un ambicioso plan para desarrollar nuevas tecnologías para el mapeo de las células del Cerebro humano y los circuitos; descubrir la base molecular y neuronal del aprendizaje, el pensamiento y la memoria, y desarrollar métodos de prevención y más eficaces terapias para trastornos cerebrales: el BRAIN Iniciative.

BrainResearchthroughAdvancingInnovativeNeurotechnologies

En Septiembre de dicho año, el comité responsable de definir los objetivos y los modos de acción dió a conocer una lista de nueve prioridades (Interin Report):

1. Generar un censo de los tipos de células

Caracterizar los tipos de células en el sistema nervioso y desarrollar herramientas para observarlas y manipularlas

2 . Crear mapas estructurales del cerebro

Mapear las neuronas conectadas en los circuitos locales y distribuidos con el fin de entender la relación entre la estructura y la función de las neuronas . Crear herramientas para reconstruir la anatomía de los circuitos neuronales en todas las escalas e identificar las entradas y salidas del circuito .

El uso de tecnologías de escaneo cerebral permite a los científicos crear mapas que muestran el “cableado” del cerebro, que consiste en fibras de materia blanca que conectan las diferentes “parcelas” de la materia gris del cerebro. Los puntos azules y blancos es donde hay más conecciones.

3 . Desarrollar nuevas capacidades de grabación de red a gran escala

Registrar la actividad neuronal de las redes completas durante períodos de tiempo largos en todas las áreas cerebrales con el uso de tecnologías existentes mejoradas y tecnologías completamente nuevas .

4 . Desarrollar un conjunto de herramientas para la manipulación de circuitos

Activar o inhibir la actividad de los circuitos neuronales , utilizando la optogenética que utilizan la luz para manipular las células cerebrales que han sido modificados genéticamente para responder a la luz (Ver Foto). También se utilizan herramientas farmacológicas , bioquímicas y  electromagnéticas.

5 . Vincular la actividad neuronal con la conducta

Comprender las bases neurales de la cognición y el comportamiento, usando tecnologías que puedan observar con precisión el comportamiento, en un amplio conjunto de condiciones , mientras se mide y se manipula la actividad de las neuronas .

6 . Integrar la teoría , el modelado , la estadística y la computación con la experimentación

Aplicar la teoría y la estadística para entender las funciones cerebrales complejas en las que falla la intuición humana, usando nuevos métodos para la extracción , análisis e interpretación de datos.

7 . Delinear los mecanismos que subyacen en las tecnologías de imagen humanos

Mejorar la resolución espacial y temporal de las técnicas de imagen del cerebro humano , mientras se desarrolla una mejor comprensión de los mecanismos celulares que subyacen en las señales utilizadas para componer imágenes .

8 . Crear mecanismos para facilitar la recopilación de datos humanos

Desarrollar altos estándares éticos para la investigación en atención clínica , mientras se desarrollan métodos para maximizar la recolección de información beneficiosa de los seres humanos sometidos a monitorización cerebral diagnóstica o reciben neurotecnología para aplicaciones clínicas .

9 . Difundir el conocimiento y la formación

Acelerar el progreso por la rápida difusión de los conocimientos y las herramientas de nuevo desarrollo a través de las comunidades científicas y médicas.

Recientemente se han publicados dos artículos en la revista Science sobre el funcionamiento de la memoria a nivel molecular.

En 1894, Santiago Ramón y Cajal propuso que el cerebro almacenaba los recuerdos y lo aprendido mediante el fortalecimiento de las conexiones entre las células nerviosas. Cajal pensó que estas uniones , o sinapsis , cambiaban morfológicamente de manera que las células se sujetaban más firmemente la una a la otra, por lo que se transmitían las señales con más eficiencia. Actualmente, se cree que las células nerviosas fortalecen sus conexiones a través de un proceso llamado potenciación a largo plazo. Cuando una sinapsis se estimula eléctricamente una y otra vez , se convierte en estable y ayuda a formar una memoria. ” La memoria no es sólo un evento. “

Células nerviosas de hipocampo de ratón: MAP2 ( púrpura ); gránulos con mRNA β – actina (blanco).

La formación de memoria a largo plazo y la plasticidad sináptica requieren la síntesis de proteínas local en o cerca de las sinapsis. Se cree que los mRNAs de estas proteínas y proteínas de unión de RNA se transportan dentro de una neurona en paquetes llamados gránulos cuya formación está regulada las vías de señalización. La hipotesi dice que cuando la neurona es activada por un impulso nervioso, los gránulos se dirigen hacia la sinapsis donde liberan toda su carga para formar proteínas ,como β – actina , una proteína estructural de la qual se cree que participa en la formación en la memoria.

La β – actina ayuda a reforzar la unión de la neurona – neurona .

La utilización de roedores que producen mRNA marcado fluorescentemente que codifican para β – actina a permitido a Park et al. y a Buxbaum et al. visualizar y caracterizar la dinámica de este mRNA.

Confirmando así el modelo de formación de la memoria. Los investigadores estimularon las neuronas en el tejido extraído de sus ratones y observaron que los gránulos que contenían mRNA de β – actina se movia a lo largo de las ramas de células nerviosas hacia la sinapsis a una velocidad media de 1,3 m por segundo.

En el siguiente video podéis ver como viajan los gránulos con mRNA de β – actina a través de las células nerviosas.

Fuentes:

Anuncios

Responder

Introduce tus datos o haz clic en un icono para iniciar sesión:

Logo de WordPress.com

Estás comentando usando tu cuenta de WordPress.com. Cerrar sesión / Cambiar )

Imagen de Twitter

Estás comentando usando tu cuenta de Twitter. Cerrar sesión / Cambiar )

Foto de Facebook

Estás comentando usando tu cuenta de Facebook. Cerrar sesión / Cambiar )

Google+ photo

Estás comentando usando tu cuenta de Google+. Cerrar sesión / Cambiar )

Conectando a %s