A red-emitting, genetically encoded indicator for two-photon voltage recording in vivo

Imagina el cerebro como una ciudad bulliciosa donde miles de millones de mensajeros diminutos (neuronas) se comunican enviando rápidas chispas eléctricas. Para entender cómo funciona esta ciudad, los científicos necesitan una forma de "escuchar" estas chispas sin romper las paredes de la ciudad.

Durante mucho tiempo, los científicos han tenido una herramienta especial llamada GEVI (Indicador de Voltaje Codificado Genéticamente). Piensa en esto como una pequeña cámara de seguridad invisible que los científicos pueden programar en tipos específicos de neuronas. Cuando una neurona dispara una chispa eléctrica, esta cámara destella, permitiendo a los científicos ver la actividad en tiempo real.

Sin embargo, había un problema importante con las cámaras existentes:

• El Problema del Color: La mayoría de estas cámaras destellaban en luz azul o verde. Pero para ver profundamente dentro del cerebro (como mirar en el sótano de un rascacielos), los científicos necesitan usar una "linterna" especial llamada excitación de dos fotones. La luz azul y verde son bloqueadas por el tejido cerebral, como intentar ver a través de una niebla espesa con una linterna débil.
• La Brecha Roja: Los científicos necesitaban una cámara que brillara en rojo. La luz roja es como un láser potente que puede atravesar la niebla y llegar a lo profundo del cerebro. Además, la luz roja se lleva bien con otras herramientas (como los interruptores de luz azul usados para controlar las neuronas), lo que permite a los científicos usar múltiples herramientas a la vez sin que interfieran entre sí.

El Problema: Hasta ahora, las cámaras rojas que existían eran demasiado tenues o lentas para funcionar bien con esta linterna de "dos fotones" de tejido profundo. Eran como intentar tomar una foto clara de un coche que se mueve rápido en la oscuridad con una cámara estropeada; los resultados eran borrosos o inexistentes.

La Solución: VADER1
Este artículo presenta un nuevo invento llamado VADER1. Piensa en VADER1 como una nueva cámara de seguridad roja de alto rendimiento diseñada específicamente para el trabajo en tejidos profundos.

Esto es lo que VADER1 puede hacer que los antiguos no podían:

• Visión Profunda: Funciona perfectamente con la linterna de dos fotones, permitiendo a los científicos ver las chispas eléctricas claramente incluso en las capas más profundas del cerebro (específicamente mencionado: la Capa 5 de la corteza).
• Rápido y Flexible: Es lo suficientemente rápido como para capturar las chispas de un segundo de una neurona disparándose. Funciona tanto si los científicos están escaneando el cerebro de forma aleatoria (como revisar casas específicas) como si lo están escaneando rápidamente en un movimiento de barrido (como un guardia de seguridad haciendo una patrulla completa).
• Jugador de Equipo: Debido a que brilla en rojo, no choca con otras herramientas. Los científicos pueden usar VADER1 para observar las chispas eléctricas mientras simultáneamente usan una herramienta diferente para observar los niveles de calcio (otra señal de actividad cerebral), creando una vista de "doble color" de lo que está sucediendo.

La Conclusión
VADER1 llena una pieza crítica que faltaba en el rompecabezas. Finalmente permite a los científicos combinar la imagen de la profundidad del cerebro con la capacidad de observar señales eléctricas rápidas y otros eventos neurales al mismo tiempo. Esto sienta las bases para una nueva era de "electrofisiología de todo óptico", donde los científicos pueden tanto observar como controlar la ciudad eléctrica del cerebro usando solo luz, sin necesidad de insertar cables físicos.