- Airscope es un microscopio inalámbrico que pesa solo 1 gramo y puede rastrear más de 8,500 neuronas.
- El dispositivo permite grabaciones neuronales prolongadas mientras los ratones se mueven libremente, con alta calidad de señal.
- La resolución de imagen de Airscope alcanza el nivel de una sola célula y cuenta con una excelente capacidad de transmisión de datos inalámbrica.
- Los investigadores observaron la relación entre el comportamiento de los ratones y los patrones de actividad cerebral.
Investigadores chinos han desarrollado un microscopio inalámbrico que pesa solo 1 gramo y puede capturar imágenes de más de 8,500 neuronas mientras los ratones se mueven libremente, trepan y socializan. Este hallazgo fue publicado el lunes en la revista Nature. El dispositivo, llamado Airscope, fue desarrollado conjuntamente por equipos de la Universidad Tsinghua y la Academia Médica del Ejército Popular de Liberación de China, y se afirma que es el más ligero de su categoría. Dai Qionghai, autor de la comunicación de la Universidad Tsinghua, indicó que esta tecnología debería avanzar en la detección neuronal precisa de interfaces ópticas del cerebro.
La importancia del peso radica en que entender cómo grandes poblaciones de neuronas impulsan comportamientos complejos en entornos naturales y sociales es un desafío central en la neurociencia. Según un informe del Global Times, los sistemas de cabeza fija o con cable limitan el movimiento y pueden distorsionar el comportamiento, mientras que los dispositivos inalámbricos anteriores eran demasiado pesados y tenían un campo de visión demasiado estrecho. Wu Jiamin, miembro del equipo de la Universidad Tsinghua, señaló que los microscopios miniatura tradicionales suelen pesar más de 3 gramos, mientras que el Airscope pesa solo 1 gramo sin batería, siendo más de un 30% más ligero que otros productos similares.
Ventajas del microscopio inalámbrico
Airscope está equipado con un sensor de 2 megapíxeles y un sistema óptico que utiliza solo cuatro lentes asféricos, lo que lo hace 2.84 veces más corto que los microscopios pequeños anteriores, al tiempo que ofrece una calidad de imagen comparable a la de los microscopios de escritorio. Su resolución de imagen alcanza el nivel de una sola célula, aproximadamente 4 micrómetros, y captura imágenes a una velocidad de 12.5 fotogramas por segundo en un campo de visión de 6 milímetros (0.24 pulgadas). La tecnología de compresión de datos permite transmitir de forma inalámbrica imágenes de millones de píxeles, y la batería reemplazable con imán admite grabaciones prolongadas.
El dispositivo puede registrar la actividad de calcio de más de 8,500 neuronas de un solo ratón, lo que representa 25 veces más que los dispositivos inalámbricos existentes. Puede grabar de manera estable desde la misma área del cerebro durante más de 200 días, con una calidad de señal comparable a la de los microscopios de escritorio tradicionales. El Global Times informó que el equipo de investigación utilizó el Airscope para registrar ratones en un hábitat natural de aproximadamente 5 metros cuadrados (54 pies cuadrados) y exploró en un laberinto con 32 brazos terminales. Wu Jiamin indicó que la actividad cortical de los ratones cambia sistemáticamente con el terreno que encuentran.
Integración con herramientas de análisis de comportamiento
El dispositivo también puede funcionar en conjunto con herramientas de análisis de comportamiento en espacios del tamaño de una habitación y en pruebas de natación, y puede registrar simultáneamente la actividad de múltiples animales. En el experimento descrito en la revista Nature, los patrones de actividad en la corteza dorsal estaban relacionados con signos de ventaja social, y la actividad grupal podía predecir qué dos ratones ganarían en una competencia. Los investigadores también observaron patrones relacionados con la ubicación de recompensas en el laberinto. Al utilizar dos Airscope en un solo animal, el equipo de investigación pudo registrar simultáneamente la actividad del cerebro y la médula espinal, y describir cómo la médula espinal influye en la corteza en condiciones de miedo.
El profesor asistente Zhang Yuanlong de la Universidad Tsinghua afirmó que este dispositivo permite una mayor libertad de movimiento para los animales, lo que facilita la grabación de grandes poblaciones neuronales junto con un rango más amplio de comportamientos naturales. Dai Qionghai destacó que el Airscope proporciona una nueva herramienta para investigar las bases neuronales de la inteligencia y que en el futuro podría expandirse a la inmunología y la oncología, permitiendo el seguimiento del progreso de enfermedades. La versión de la revista Nature fue publicada en línea de forma anticipada y podría ser editada antes de su publicación final.
Ítem Especificaciones Píxeles del sensor 2 millones Resolución de imagen aproximadamente 4 micrómetros Campo de visión 6 milímetros (0.24 pulgadas) Frecuencia de imagen 12.5 fotogramas por segundo Peso 1 gramo
Impacto de Airscope en la investigación neurocientífica
El desarrollo de Airscope marca un avance importante en la tecnología de microscopios inalámbricos, especialmente en el campo de la neurociencia. El peso y diseño de los dispositivos tradicionales limitaban la observación del comportamiento natural de los animales, mientras que el diseño liviano de Airscope permite a los investigadores capturar de manera más realista la actividad neuronal de los ratones en interacciones sociales y ambientales. Esta tecnología no solo mejora la precisión de la imagen de las neuronas, sino que también proporciona nuevas herramientas para explorar las bases neuronales de la inteligencia, y en el futuro podría desempeñar un papel importante en otros campos biomédicos como la inmunología y la oncología.