Avances en Indicadores de Voltaje para Actividad Neuronal

Los indicadores de voltaje son herramientas que ayudan a los científicos a medir cambios en las señales eléctricas en las neuronas. Estas mediciones son clave para entender cómo funcionan y se comunican las neuronas. Los científicos quieren crear indicadores de voltaje que puedan detectar estos cambios sin dañar las células. El indicador de voltaje ideal debería responder rápido, ser lo suficientemente brillante para captar imágenes claras y ser seguro para uso a largo plazo.

#El Desafío de los Indicadores Tradicionales

Históricamente, los científicos usaron indicadores basados en proteínas para medir el voltaje en las neuronas. Aunque estos indicadores de voltaje codificados genéticamente (GEVIs) están dirigidos a células específicas, a menudo tienen problemas con la brillantez y estabilidad. Esto se debe a las propiedades de las proteínas fluorescentes, que no brillan tanto o no duran tanto como los colorantes sintéticos.

#Nuevos Desarrollos en Indicadores de Voltaje

Recientes avances han introducido indicadores híbridos. Estos combinan las mejores características de los colorantes sintéticos y los indicadores codificados genéticamente. Por ejemplo, algunos nuevos indicadores utilizan un tipo de proteína sensible a la luz llamada rodopsina microbiana. Estos indicadores pueden reaccionar rápido a cambios en el voltaje. Sin embargo, a veces tienen poca brillantez.

#Mejorando la Brillantez y Estabilidad

Para superar las limitaciones de los indicadores tradicionales, los científicos han desarrollado transferencia de energía por resonancia de fluorescencia electrocrómica (eFRET). Esta técnica utiliza un colorante brillante que cambia su emisión de luz según el estado eléctrico de la neurona. Cuando se combina con rodopsina, estos indicadores pueden proporcionar excelentes mediciones de voltaje.

Uno de estos indicadores, llamado Voltron, utiliza rodopsina fusionada con un colorante. Esta fusión permite grabaciones de voltaje sensibles en varios organismos, como ratones y peces.

#La Promesa de los Indicadores de Voltaje Híbridos

Otro enfoque implica crear indicadores de voltaje híbridos (HVIs) vinculando colorantes pequeños directamente a las proteínas de rodopsina. Estos nuevos indicadores muestran una sensibilidad mejorada y pueden captar cambios de voltaje en tiempo real durante períodos prolongados. Sin embargo, estos HVIs tienen limitaciones en la imagenología en vivo debido a la necesidad de etiquetado con enzimas.

#Introduciendo Solaris

Un nuevo indicador llamado Solaris ha sido desarrollado para mejorar la sensibilidad al voltaje. Solaris presenta una versión actualizada de la proteína HaloTag insertada en la estructura de la rodopsina. Esto permite que Solaris se conecte con diferentes tipos de colorantes, aumentando su versatilidad para la imagenología.

Solaris es particularmente efectivo en detectar Potenciales de Acción, que son picos de actividad eléctrica en neuronas. Puede responder a los cambios de voltaje de manera más efectiva que algunos indicadores anteriores. Los científicos han demostrado que Solaris puede medir cambios de voltaje en células cultivadas y ya se está comenzando a probar en neuronas vivas.

#Comparación con Indicadores Anteriores

Cuando los científicos comparan Solaris con indicadores anteriores como Voltron, encuentran que Solaris tiene una respuesta al voltaje mucho mayor. Esto facilita la captura de datos significativos sobre la actividad neuronal. Las mejoras en Solaris permiten obtener imágenes más claras y una mejor comprensión de la dinámica eléctrica de las neuronas.

#Capacidades de Imagenología Multiplexada

Una ventaja significativa de Solaris es su capacidad para trabajar junto a otros indicadores. Esto significa que los científicos pueden monitorear múltiples señales celulares simultáneamente, como los niveles de voltaje y calcio en las neuronas. Esto es importante para entender cómo interactúan diferentes señales durante la actividad neuronal.

Por ejemplo, los científicos han usado Solaris para observar potenciales de acción mientras también rastrean picos de calcio en las neuronas. Esta información puede ayudar a los investigadores a comprender cómo las neuronas se comunican y procesan información.

#El Rol de la Imagenología por Tiempo de Fluorescencia

Otra innovación implica el uso de imagenología por tiempo de fluorescencia (FLIM) con Solaris. Mientras que la imagenología tradicional mide cambios en la brillantez, FLIM mide cambios en cuánto dura la señal fluorescente. Esto puede proporcionar información más precisa sobre el estado de la neurona.

FLIM se ha utilizado con éxito con otros indicadores de voltaje, pero Solaris ofrece una mayor sensibilidad. Esto permite a los científicos capturar mejor pequeños cambios en el voltaje, proporcionando una imagen más detallada de la función neuronal.

#Conclusión

El desarrollo de Solaris y otros avanzados indicadores de voltaje representa un paso significativo en la neurociencia. Estas herramientas permiten a los investigadores obtener información valiosa sobre la actividad eléctrica de las neuronas sin dañarlas. A medida que los científicos continúan refinando estos indicadores, podemos esperar aprender aún más sobre el complejo funcionamiento del cerebro.

Al mejorar nuestra comprensión de la señalización neuronal, estas innovaciones pueden llevar a mejores tratamientos para trastornos neurológicos y avances en la investigación cerebral. Los investigadores son optimistas de que futuras mejoras harán que estos indicadores sean aún más efectivos en diversas aplicaciones, incluida la imagenología en organismos vivos. Mejores mejoras, especialmente relacionadas con su uso en sistemas vivos, seguramente ampliarán las posibilidades para estudiar la actividad cerebral en tiempo real.