CortexCAM: un microscopio de matriz de cámaras para la obtención de imágenes celulares en toda la corteza en ratones...

Área de la Ciencia:

• Neurociencia de Sistemas
• Neuroimagen
• Neurociencia Celular

Sus antecedentes:

• La comprensión de los circuitos neuronales que subyacen al comportamiento requiere la monitorización de la actividad neuronal en todas las regiones del cerebro.
• Las técnicas actuales a menudo limitan la obtención de imágenes simultáneas a áreas pequeñas del cerebro o requieren preparaciones con la cabeza fija.
• El estudio de comportamientos naturalistas en animales que se mueven libremente presenta importantes desafíos técnicos para el registro neuronal.

Objetivo del estudio:

• Desarrollar un sistema de imagen novedoso para el registro a gran escala y a resolución celular de la actividad neuronal en la corteza dorsal.
• Permitir la obtención de imágenes simultáneas de poblaciones neuronales en múltiples áreas corticales en animales que se comportan.
• Facilitar el estudio de la dinámica neuronal en todo el cerebro durante comportamientos complejos y etológicamente relevantes.

Principales métodos:

• Ingeniería del Cortex Camera Array Microscope (CortexCAM) que integra cuatro microscopios de fluorescencia miniaturizados.
• Se logró la obtención de imágenes simultáneas de la actividad celular en más de 48 mm² de la corteza dorsal, cubriendo múltiples áreas funcionales.
• Integración del CortexCAM en un sistema de pórtico móvil para el control del movimiento voluntario en arenas de comportamiento.

Principales resultados:

• El CortexCAM puede obtener imágenes de más de 9000 neuronas individuales en las cortezas motora, somatosensorial, visual y de asociación.
• El sistema móvil CortexCAM realizó con éxito imágenes a resolución celular en toda la corteza en ratones que se desplazan libremente.
• Se demostraron imágenes durante comportamientos complejos, incluidas tareas de elección alternante e interacciones sociales.

Conclusiones:

• El CortexCAM proporciona una herramienta poderosa para la neurociencia de sistemas, permitiendo registros neuronales en toda la corteza en comportamientos naturalistas.
• Esta tecnología supera las limitaciones de las preparaciones con la cabeza fija, abriendo nuevas vías para comprender la función cerebral durante el movimiento voluntario y la interacción social.
• El CortexCAM móvil facilita el estudio de la dinámica neuronal a gran escala que subyace a comportamientos complejos previamente inaccesibles a la obtención de imágenes a resolución celular.