Ver a través del cerebro

El corte de los cerebros en finas láminas de en torno a 30 micras es una técnica que se emplea de forma rutinaria en Neurociencia. De esta forma los cortes son lo suficientemente delgados para permitir el paso de la luz y ser visualizados al microscopio, habiéndose teñido previamente mediante alguna técnica como la inmunohistoquímica. Esta concretamente permite teñir a las neuronas que expresen una proteína concreta mediante el empleo de anticuerpos dirigidos hacia esta proteína. Por ejemplo, si utilizáramos un anticuerpo para la dopamina podríamos teñir las neuronas dopaminérgicas para visualizarlas posteriormente al microscopio. Sin embargo, al procesar el cerebro en cortes, se pierde el contexto tridimensional de este, puesto que vemos los cortes como imágenes 2D, aunque es cierto que existen programas con algoritmos que pueden hacer una reconstrucción tridimensional a partir de estas imágenes bidimensionales. Una gran desventaja de las imágenes bidimensionales es que es complejo ver las proyecciones de las neuronas, que pueden localizarse en un núcleo cerebral, pero inervar diferentes regiones cerebrales, puesto que los axones al ser cortados transversalmente se ven como ínfimos puntos cuya trayectoria es imposible de seguir en estos cortes. 

Por ello, uno de los grandes avances que se han llevado a cabo en los últimos años en este campo es el desarrollo de una nueva técnica, denominada CLARITY, que permite realizar estos procedimientos de tinción en cerebros intactos, sin necesidad de procesarlos en cortes, para posteriormente crear una imagen tridimensional de estos. Esta técnica ha sido desarrollada por Karl Deisseroth y su equipo en la Universidad de Standford en California, los cuales también desarrollaron la optogenética, técnica comentada en el blog anterior. El proceso consiste en primer lugar en utilizar un detergente, llamado SDS, para eliminar los lípidos del cerebro, que son los que imposibilitan el paso de la luz en un cerebro normal. Sin embargo, pese a que los lípidos sean eliminados, se mantienen en su sitio las proteínas, las cuales son detectadas posteriormente mediante métodos inmunohistoquímicos convencionales. De esta forma pueden teñirse las neuronas y visualizarse en su contexto tridimensional, pudiendo verse de forma clara su disposición espacial, así como sus proyecciones hacia otras regiones cerebrales. 

De esta forma, el desarrollo de esta técnica ha supuesto un hito clave en la conectómica, un paradigma que pretende caracterizar todas las conexiones existentes entre todas las neuronas del cerebro, lo cual se denomina conectoma. Si bien los métodos convencionales han permitido caracterizar el conectoma del gusano Caenorhabditis elegans, debido a que únicamente tiene 302 neuronas, lo cierto es que era insuficiente para caracterizar el de organismos más complejos, como los mamíferos. En este sentido, la técnica CLARITY permitirá dar un paso más en la caracterización del conectoma humano (Human Brain Proyect), así como de modelos animales comúnmente empleados en experimentación, como el ratón.