Nuevos proyectos pretenden ser pioneros en el futuro de la neurociencia

El programa OpenScope del Instituto Allen proporciona una plataforma global para la investigación en neurociencia, centrándose en cómo el cerebro procesa todo, desde imágenes cotidianas hasta experiencias psicodélicas. Esta iniciativa promueve la colaboración internacional, utilizando los recursos de observatorios avanzados para profundizar en actividades y percepciones neuronales fundamentales. Sensores Neuropixels como parte del proyecto Allen Brain Observatory. Derechos de autor: Instituto Allen

Un estudio examinará los cambios en la actividad cerebral a nivel celular causados ​​por la psilocibina, la sustancia psicoactiva que se encuentra en los «hongos mágicos».

¿Cómo responden las neuronas a los efectos de las setas mágicas? ¿Qué sucede en el cerebro al percibir movimiento o reconocer patrones de vetas en la madera? ¿Cómo monitorea nuestro cerebro los cambios graduales en la apariencia de nuestros amigos a lo largo del tiempo?

El Instituto Allen ha puesto en marcha cuatro proyectos para investigar estas cuestiones alcance abierto, un observatorio conjunto de neurociencia. Así como los astrónomos utilizan algunos observatorios bien equipados para estudiar el universo, OpenScope permite a los neurocientíficos de todo el mundo proponer y gestionar experimentos en el proyecto Allen Brain Observatory. Todas las investigaciones se ponen a disposición de cualquier persona que se ocupe de cuestiones abiertas sobre la actividad neuronal en la salud y la enfermedad.

El proyecto OpenScope, ahora en su sexto año, tiene como objetivo «establecer un nuevo paradigma en neurociencia», dijo el Dr. Jerome Leacock, investigador asociado del Instituto Allen.

«Nuestra plataforma mejora la recopilación y el intercambio de datos a nivel mundial, al tiempo que permite a los laboratorios individuales aprovecharlos para sus propios esfuerzos científicos únicos», dijo Leacock, quien codirige OpenScope con Christoph Koch. «Nos esforzamos por combinar lo mejor de ambos mundos: preguntas específicas abordadas por equipos apasionados y una plataforma de vanguardia dirigida por expertos experimentales. Esta es nuestra visión para el futuro de la neurociencia».

Ciencias psicodélicas

Uno de los proyectos OpenScope de este año explorará cómo psilocibinaEl compuesto psicoactivo de los «hongos mágicos» cambia la actividad cerebral a nivel celular. Este compuesto, conocido por su capacidad para inducir experiencias psicodélicas intensas en humanos, se utilizará para investigar los mecanismos neuronales que subyacen a la percepción y la cognición alteradas.

Utilizando técnicas avanzadas de grabación en ratones, los científicos podrán observar cómo las neuronas se comunican de manera diferente bajo la influencia de la psilocibina. También explorarán cómo estos cambios pueden afectar la capacidad del cerebro para procesar y predecir información sensorial, lo cual es crucial para comprender cómo se construye la percepción.

«Nuestro interés en estos compuestos se extiende más allá de sus posibles aplicaciones clínicas», afirmó el Dr. Roberto De Filippo, investigador postdoctoral de la Universidad Humboldt de Berlín. «Creemos que revelar los mecanismos biológicos que subyacen a sus efectos podría proporcionar conocimientos fundamentales sobre los procesos que ocurren. gobiernan la percepción, la cognición y la conciencia misma”.

Este proyecto está liderado por De Filippo; turbinaDoctorado por la Universidad Humboldt de Berlín; Y Dietmar SchmitzDoctorado en Charité – Universidad de Berlín.

Cómo el pasado afecta sutilmente nuestra visión del mundo

A menudo ignoramos los cambios graduales en las personas que vemos regularmente y sólo notamos las diferencias cuando miramos una foto antigua o nos encontramos con amigos de larga distancia. Aunque estos cambios son casi imperceptibles, nuestro cerebro actualiza constantemente nuestros recuerdos de estos detalles.

El proyecto OpenScope 2024 tiene como objetivo descubrir los fundamentos neuronales de estas actualizaciones. Utilizando la plataforma Allen Brain Observatory, los investigadores analizarán la actividad cerebral en ratones para comprender cómo reacciona el sistema visual del cerebro a los cambios a lo largo del tiempo. Tradicionalmente, los neurocientíficos creían que el sistema visual sólo procesa la información sensorial entrante. Pero hallazgos recientes sugieren que este sistema también preserva los recuerdos visuales y los utiliza para predecir lo que veremos a continuación.

«Queremos comprender cómo estos recuerdos afectan la percepción de imágenes visuales en el mundo real y qué papel desempeñan las diferentes regiones del cerebro en este proceso», dijo Yaniv Ziv, profesor del Instituto Weizmann de Ciencias. «Al comprender esto, nuestro objetivo es descubrir si estos recuerdos influyen en cuán flexible o rígido es nuestro procesamiento visual. Por ejemplo, si hemos visto algo similar antes, ¿eso hace que nuestro cerebro sea más o menos capaz de adaptarse a nueva información visual?»

Este proyecto está dirigido por Zev; Danielle Deitch; Alan Rubin, Doctor; Y Itaí Talbertodo en el Instituto Weizmann de Ciencias

Descifrando cómo el cerebro percibe el movimiento

¿Cómo reconoce el cerebro los objetos en movimiento que nos rodean? El proyecto OpenScope 2024 tiene como objetivo desentrañar el misterio de este proceso fundamental mediante el estudio de la percepción del movimiento en la corteza visual de ratones. Si bien estudios anteriores han identificado regiones del cerebro que responden a diferentes tipos de movimiento, los circuitos neuronales subyacentes aún no se conocen bien. Este proyecto utilizará un microscopio para monitorear la actividad de muchas neuronas simultáneamente durante varias semanas y en diferentes partes de la corteza visual.

El equipo espera caracterizar la representación neuronal del movimiento en las regiones del cerebro y los tipos de células y comprender los circuitos específicos que lo respaldan. Los conocimientos de este trabajo pueden tener implicaciones más amplias, ya que los mismos tipos de células y circuitos se encuentran en toda la corteza cerebral.

«Si podemos entender cómo estos circuitos procesan la información en el sistema visual, es muy probable que los mismos principios se apliquen en todo el cerebro», dijo la Dra. Julia Veit., Profesor de la Universidad de Friburgo.

Este proyecto está liderado por FIT; Henning SprecklerDoctorado por la Universidad Técnica de Berlín; y la Dra. Yael Oran de la Universidad de Friburgo.

Ver patrones a nuestro alrededor

Nuestros cerebros reconocen instantáneamente las innumerables texturas visuales complejas que nos rodean, desde los intrincados diseños de las alas de una mariposa hasta el patrón de las vetas de la madera. Pero, ¿cómo se logra esta notable hazaña de percepción visual? En este proyecto lanzado por OpenScope se entrenará a ratones para que discriminen entre texturas mientras se monitoriza su actividad neuronal en la corteza visual, vinculando las respuestas neuronales con la percepción. Los objetivos principales son determinar cómo algunas texturas se reconocen fácilmente mientras que otras son desafiantes, y mapear cómo interactúan diferentes regiones del cerebro para transformar la información visual en representaciones coherentes que guían el comportamiento.

Los investigadores dijeron que estos hallazgos pueden revelar principios básicos de cómo el cerebro extrae comprensión de nuestro mundo visual rico en patrones. Pero la escala y la complejidad de la investigación requieren herramientas y recursos más allá de los que se encuentran en un entorno de laboratorio típico.

«El uso del Allen Brain Observatory no solo aumentará la escala y el alcance de nuestro proyecto, sino que también nos permitirá compararlo y ponerlo en contexto con todos los demás proyectos de ciencia abierta que han liderado en la última década», dijo el Dr. Federico. Bolaños, científico de datos senior de la Universidad de Columbia Británica: «En otros campos, como la física de altas energías o la astronomía, la investigación en neurociencia de sistemas necesita pasar de laboratorios individuales a una comunidad más grande e interconectada, donde avancemos juntos».

Este proyecto está liderado por Bolaños; Timothy MurphyDoctorado por la Universidad de Columbia Británica; Y Javier OrlandiDoctorado por la Universidad de Calgary.

La investigación descrita en este artículo fue respaldada por el premio número U24NS113646 del Instituto Nacional de Trastornos Neurológicos y Accidentes Cerebrovasculares. Institutos Nacionales de SaludEl contenido es responsabilidad exclusiva de los autores y no representa necesariamente las opiniones oficiales de los Institutos Nacionales de Salud y sus institutos afiliados.