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Aquí, empleamos un dispositivo optrode de fabricación propia para el registro de señales neuronales in vivo en múltiples regiones. Se ha validado la viabilidad de este sistema para la estimulación optogenética simultánea, el registro de señales de calcio y el registro electrofisiológico. El método de preparación de electrodos descrito en este documento es eficiente y rentable. De acuerdo con el diseño experimental, podríamos registrar señales de regiones cerebrales relevantes. La disposición estratégica de los optrodes permite la extracción potencial de abundante información de múltiples regiones del cerebro. La integración de paradigmas de detección multimodal brinda oportunidades para diseccionar circuitos neuronales intrincados, dilucidando las relaciones entre las regiones del cerebro.
En los datos representativos del presente estudio, se registraron simultáneamente señales de calcio y señales electrofisiológicas de neuronas de amplio espectro de toda la región cerebral local. A raíz de los avances en la tecnología de construcción de animales transgénicos19,20, la combinación de ratones Cre-y FlpO-ratones con el virus Gcamp permite el registro de la actividad neuronal de neuronas específicas. Por lo tanto, este método nos permite decodificar las respuestas de neuronas específicas en diferentes regiones del cerebro a través de estos enfoques integrados. Además, diversos métodos analíticos serán beneficiosos para analizar las señales electrofisiológicas y de calcio recogidas de múltiples regiones del cerebro. Por ejemplo, el análisis de coherencia y el análisis de causalidad de Granger podrían emplearse para obtener nuevas características teóricas de comunicación entre diferentes regiones cerebrales 21,22,23. Además, los avances en las técnicas de rastreo de circuitos ayudan a desentrañar las conexiones estructurales entre las regiones del cerebro24. Estas tecnologías integradas mejoraron la comprensión de las respuestas asociadas en varias áreas del cerebro y revolucionaron la comprensión de la conexión y la interacción en circuitos y redes.
En este estudio, empleamos el modelado optogenético de la epilepsia. La optogenética ofrece no solo una mayor resolución temporal, sino también una mayor especificidad celular en comparación con la estimulación eléctrica en el modelo de epilepsia25,26. Además, permite que el suministro de luz y el registro de calcio se realicen a través de la misma fibra óptica. Las detecciones de actividad multirregional y las modulaciones optogenéticas complementarán los métodos de intervención en epilepsia de circuito cerrado, permitiendo intervenciones reguladoras en múltiples regiones del cerebro a través de la modulación inhibitoria, mejorando así los efectos antiepilépticos27,28. También es importante que estos dispositivos se combinen con otras tecnologías de neuromodulación existentes para la detección e intervención en circuito cerrado del dolor crónico29,30. Además, este enfoque puede extenderse a otros trastornos neurológicos, como los trastornos del sueño31 y la enfermedad de Alzheimer, donde fenómenos como las oscilaciones de 40 Hz y el procesamiento de la información que sigue a la información sensorial requieren elucidación a través de la grabación in vivo en múltiples regiones32. Por lo tanto, la aplicación hábil de este enfoque multifacético profundizará nuestra comprensión de las interacciones entre múltiples regiones y proporcionará información valiosa para las terapias de precisión en diversas enfermedades.
Existen limitaciones en este método de detección de optrodes, que podrían mejorarse en futuras investigaciones. Si bien las señales de LFP se adquirieron fácilmente, la detección de las actividades de los picos siguió siendo un desafío con el método actual33. Nuestro objetivo es sustituir el alambre de tungsteno por electrodos flexibles multicanal. El grosor de la fibra y la seguridad del adhesivo de pegamento deben considerarse cuidadosamente.