Las imágenes de la actividad celular simultáneamente en todos los órganos de un vertebrado revelan circuitos en todo...

Área de la Ciencia:

• Biología de sistemas
• Fisiología
• La neurociencia
• Dinámica Celular

Sus antecedentes:

• La comprensión de la supervivencia de los organismos requiere elucidar las complejas interacciones fisiológicas entre las células, los órganos y las escalas de tiempo.
• Las limitaciones actuales impiden el registro simultáneo de la actividad celular variable en todo el cuerpo.
• La dinámica del calcio sirve como un proxy crucial para la actividad celular en diversos procesos biológicos.

Objetivo del estudio:

• Desarrollar un método para obtener imágenes de dinámica intracelular variable en el tiempo en todos los tipos de células en un cuerpo de vertebrados.
• Para permitir el registro en tiempo real de la dinámica celular en todo el organismo.
• Para cerrar la brecha entre la fisiología celular y el organismo para la investigación de la biología de sistemas.

Principales métodos:

• Integración de microscopía de fluorescencia volumétrica, aprendizaje automático y sensores de calcio transgénicos pancelulares.
• Aplicación en peces cebra jóvenes transparentes (Danio rerio) y Danionella adultos.
• El avance de la microscopía de expansión de cuerpo entero para el contexto anatómico ultrastructural.

Principales resultados:

• Descubrimiento de respuestas inesperadas específicas del tipo celular a los estímulos (por ejemplo, condrocitos al frío, meninges a la ketamina).
• Descubrió fenómenos a escala de órganos como ondas pulsantes en las nefronas y sinergias musculares de varios órganos.
• Capturó la redistribución del flujo sanguíneo en todo el organismo y determinó las interacciones causales cerebro-cuerpo utilizando optogenética.

Conclusiones:

• WHOLISTIC establece un nuevo paradigma para la biología de sistemas, permitiendo un monitoreo sin precedentes de la actividad celular de todo el cuerpo.
• El método revela nuevos conocimientos sobre las respuestas fisiológicas, las interacciones cerebro-cuerpo y la homeostasis del organismo.
• Esta tecnología tiene amplias implicaciones para la investigación fundamental, la comprensión de los mecanismos de la enfermedad y el descubrimiento de fármacos.