La comunicación entre el cerebro y los órganos corporales es fundamental para la regulación de las emociones y la salud mental general. El núcleo del tracto solitario (NTS) en el tronco encefálico es una estructura central crítica que media esta interacción a través del nervio vago. A pesar de su importancia, la ubicación profunda del NTS ha planteado históricamente desafíos para la observación en animales vivos.
En un estudio publicado en Cell Reports Methods, el equipo de investigación ha desarrollado el método de imágenes NTS en vivo (denominado “D-PSCAN”, o imágenes del tronco encefálico basadas en doble prisma bajo arquitectura cerebelosa y circuitos neuronales). Esta novedosa técnica de imágenes cerebrales profundas permite una visualización mínimamente invasiva y de alta resolución de la actividad neuronal del NTS en ratones vivos.
Develada nueva técnica mínimamente invasiva #
El método D-PSCAN se basa en el ensamblaje de doble microprisma implantado cuidadosa y sistemáticamente entre el cerebelo y el tronco encefálico, preservando la función cerebelosa al tiempo que proporciona una visión amplia y detallada del NTS.
“Uno de los principales desafíos en el estudio del NTS es su ubicación profunda debajo del cerebelo, lo que ha dificultado su observación en animales vivos”, explicó el autor principal, Masakazu Agetsuma. “Anteriormente, algunos enfoques implicaban la extirpación del cerebelo para acceder al NTS, pero esto planteaba una limitación importante: el cerebelo, principal centro de coordinación motora, también se ha reconocido como importante para la regulación emocional. Por lo tanto, se necesitaba un método para observar el NTS preservando la función cerebelosa”.
Ahora se puede observar la actividad detallada del NTS #
El equipo de investigación evaluó el método D-PSCAN investigando la respuesta del NTS a la estimulación eléctrica del nervio vago, que transmite señales desde los órganos internos al NTS. Observaron los umbrales específicos de intensidad de la estimulación del nervio vago (ENV) necesarios para generar respuestas neuronales en el NTS. También observaron que la variación de los parámetros de estimulación provoca patrones distintivos de activación neuronal, incluyendo sensibilización o, por el contrario, efectos inhibitorios.
La estimulación del nervio vago (ENV) se ha utilizado clínicamente para la epilepsia farmacorresistente y actualmente se investiga como tratamiento para la depresión y otros trastornos psiquiátricos y neurológicos. Por lo tanto, estos resultados resaltan el potencial del método D-PSCAN para obtener información valiosa que permita optimizar los parámetros de la ENV para aplicaciones terapéuticas.
Para investigar más a fondo la función del NTS en condiciones más fisiológicas que la estimulación eléctrica, el equipo de investigación aplicó el método D-PSCAN para examinar su respuesta a la hormona intestinal colecistoquinina, que se libera naturalmente tras la alimentación. Como resultado, detectaron con éxito la actividad neuronal del NTS provocada por la colecistoquinina.
Perspectivas futuras #
“La interacción cerebro-cuerpo desempeña un papel fundamental en la regulación emocional, y se espera que una comprensión más profunda de esta función contribuya tanto al tratamiento de los trastornos neuropsiquiátricos como al avance de la salud mental y el bienestar”, afirmó Agetsuma. “El D-PSCAN puede ofrecer un nuevo enfoque para dilucidar las interacciones cerebro-cuerpo-mente y representa una valiosa herramienta de investigación para la neurociencia básica y sus aplicaciones clínicas”.
Las implicaciones de esta investigación van más allá del estudio de la regulación emocional. El NTS recibe información de diversos órganos, como el corazón y el intestino, y participa en diversas funciones como la regulación del apetito, el metabolismo energético y la microbiota intestinal. Se espera que la técnica de imagenología in vivo del NTS, D-PSCAN, desarrollada en este estudio, se aplique ampliamente en estas áreas de investigación.
Financiamiento JSPS KAKENHI, Takeda Science Foundation, Research Foundation for Opto-Science and Technology, Japan Agency for Medical Research and Development, National Institute for Physiological Sciences: Cooperative Study Program, National Center of Neurology and Psychiatry: Research Grant for Neurological and Psychiatric Disorders
- El artículo Minimally invasive, wide-field two-photon imaging of the brainstem at cellular resolution fue publicado en Cell Reports Methods. Autores: Masakazu Agetsuma ∙ Azumi Hatakeyama ∙ Daisuke Yamada ∙ Hiroshi Kuniishi ∙ Chihiro Ito ∙ Eri Takeuchi ∙ Shinji Tsuji ∙ Motosuke Tsutsumi ∙ Takako Ichiki ∙ Kohei Otomo ∙ Toshinori Yoshioka ∙ Tomoko Kobayashi ∙ Atsushi Noritake ∙ Yoshitsugu Aoki ∙ Tomomi Nemoto ∙ Hiroshi Yukawa ∙ Akiyoshi Saitoh ∙ Junichi Nabekura ∙ Masayuki Sekiguchi.