Un chip capta y cataloga 70.000 conexiones sinápticas de 2.000 neuronas

Unos investigadores han cartografiado unas 70.000 conexiones sinápticas de unas 2.000 neuronas de rata utilizando para ello un chip especial de silicio que es capaz de registrar pequeñas pero reveladoras señales sinápticas procedentes de una gran cantidad de neuronas.

Este logro, a cargo de un equipo integrado, entre otros, por Donhee Ham y Jun Wang, de la Escuela John A. Paulson de Ingeniería y Ciencias Aplicadas de la Universidad Harvard en Estados Unidos, constituye un importante avance en el campo del registro de la actividad neuronal y puede representar un paso más hacia la confección de un mapa completo y detallado de las conexiones sinápticas del cerebro humano.

Se cree que las funciones cerebrales de orden superior vienen determinadas en buena parte por la forma en que están conectadas las neuronas. Los puntos clave de contacto entre neuronas se denominan sinapsis, y existe un gran interés en trazar mapas de conexiones sinápticas que muestren no solo qué neuronas se conectan a qué otras neuronas, sino también la intensidad de cada conexión. Aunque la microscopía electrónica se ha utilizado con notable éxito para elaborar mapas visuales de las conexiones sinápticas, estas imágenes carecen de información sobre la intensidad de las conexiones y, por tanto, sobre la estructura final de la red neuronal. Con otros métodos, hay también inconvenientes.

El equipo de Ham y Wang ha superado los principales obstáculos con el desarrollo de este chip, cuyos 4.096 microagujeros ejercen de electrodos.

En las pruebas iniciales, el chip realizó una grabación masiva de la actividad paralela de las neuronas de rata cultivadas sobre él, obteniendo de este modo una cantidad de datos sin precedentes que ha posibilitado confeccionar el citado mapa de unas 70.000 conexiones sinápticas de aproximadamente 2.000 neuronas.

A la izquierda, el chip. A la derecha, una neurona, aislada, en contacto con un electrodo (aunque en el proceso de grabación, las neuronas realmente están muy cerca unas de otras). (Imágenes: Ham Group / Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences)

Ham, Wang y sus colegas exponen los detalles técnicos de su chip en la revista académica Nature Biomedical Engineering, bajo el título “Synaptic connectivity mapping among thousands of neurons via parallelized intracellular recording with a microhole electrode array”. (Fuente: NCYT de Amazings)