Optogenética de alta resolución mediante dispositivo de microespejos digitales para generar patrones distinguibles de...

Área de la Ciencia:

• Neurociencia
• Optogenética
• Neurociencia de Sistemas

Sus antecedentes:

• La cognición depende de la actividad coordinada con precisión de las poblaciones neuronales en escalas de tiempo de milisegundos.
• La comprensión de estas intrincadas dinámicas de red requiere herramientas avanzadas para la investigación causal.

Objetivo del estudio:

• Desarrollar y validar una plataforma de fotoestimulación basada en un dispositivo de microespejos digitales (DMD) para el control espaciotemporal de alta resolución de la actividad neuronal.
• Investigar el impacto de la fotoestimulación con patrones en la actividad cortical y su reproducibilidad.

Principales métodos:

• Desarrollo de una plataforma de optogenética basada en DMD con resolución espacial de 2 μm y temporal de 0,2 ms.
• Aplicación de fotoestimulación espaciotemporalmente modelada a la corteza somatosensorial primaria de ratones que expresan canalrodopsina-2.
• Utilización de algoritmos de aprendizaje profundo para la clasificación de las respuestas electrofisiológicas poblacionales evocadas.

Principales resultados:

• La plataforma DMD evocó con éxito distintas respuestas poblacionales electrofisiológicas.
• Los algoritmos de aprendizaje profundo clasificaron con precisión los patrones de actividad neuronal evocados.
• Los patrones de iluminación que cambian rápidamente demostraron una consistencia superior entre ensayos en comparación con la fotoestimulación constante.

Conclusiones:

• La optogenética espaciotemporal basada en DMD proporciona un control preciso y reproducible de la actividad de la población neuronal in vivo.
• Esta tecnología permite la investigación causal de dinámicas complejas de redes neuronales.
• Los hallazgos allanan el camino para investigaciones avanzadas sobre las bases neuronales de la cognición.