Los científicos avícolas de la Estación Experimental Agrícola de Arkansas están desentrañando las complejidades del cerebro de las aves y encontrando formas menos costosas de hacerlo.
por John Lovett, Universidad de Arkansas
Los científicos mapearon las intrincadas vías neurológicas que controlan la visión en los pollos con modelos 3D detallados de las conexiones entre los ojos y cuatro regiones del cerebro.
El artículo de investigación, titulado «Mapeo de la vía tectofugal visual aviar mediante reconstrucción 3D», se publicó en el Journal of Comparative Neurology . Se escribió un artículo de investigación independiente sobre la vía talamofuga.
Wayne Kuenzel, profesor de fisiología y neuroendocrinología en el departamento de ciencias avícolas de la estación experimental, dijo que la técnica es una forma menos costosa de crear imágenes 3D de calidad que se asemejan a la tecnología de imágenes por resonancia magnética o MRI. También dijo que el método beneficiará la enseñanza de anatomía compleja y ampliará las herramientas de los investigadores de ciencias animales. La estación experimental es el brazo de investigación de la División de Agricultura del Sistema de la Universidad de Arkansas.
«Lo importante de esta técnica es que es un procedimiento sencillo y no costoso», afirmó Kuenzel. «Estoy seguro de que ganará importancia con el tiempo y atraerá a una mayor audiencia».
Parker Straight, autor principal de la publicación de investigación, obtuvo una Maestría en Ciencias con Kuenzel dentro del Centro de Excelencia en Ciencias Avícolas de la División de Agricultura. Straight pasó a trabajar como investigador clínico asociado y consultor de investigación de neuroanatomía aviar con Kuenzel mientras actualizan el «Atlas estereotáxico del cerebro del pollo», un libro que detalla la anatomía del cerebro de pollo publicado por primera vez por Kuenzel en 1988.
Paul Gignac, profesor asociado de medicina celular y molecular de la Facultad de Medicina de la Universidad de Arizona en Tucson, fue miembro del comité de tesis de Parker y coautor del estudio de imágenes 3D.
«No es sólo un trabajo de investigación de calidad, sino que también será útil en la enseñanza», dijo Kuenzel sobre el trabajo de Straight. «La vía visual tectofuga tiene cuatro estructuras neuronales críticas en cuatro regiones cerebrales diferentes. Diagramarlas en 3D permite ver la vía completa en una imagen y, por lo tanto, debería permitir el aprendizaje de toda la vía más rápidamente y quizás de forma más permanente».
Para crear las nuevas imágenes en 3D, Straight dijo que combinaron un método de imágenes convencional llamado histoquímica con un método de imágenes más nuevo conocido como diceCT, que significa «tomografía computarizada con contraste mejorado a base de yodo difusible».
La histoquímica utiliza reactivos químicos, como tintes, para teñir el tejido y permitir que se someta a un análisis de imágenes. DiceCT es como una resonancia magnética, explicó Straight, pero en lugar de usar un imán grande y ondas de radio, usa yodo para teñir el tejido de modo que el espectador pueda ver grupos de células entre los tractos de fibras. DiceCT utiliza exploraciones de rayos X para cortar «digitalmente» el sujeto biológico que se está estudiando.
Straight, Gignac y Kuenzel modelaron la vía tectofugal, la vía visual primaria en los pollos, combinando las tecnologías con programas informáticos de reconstrucción de datos como Brainmaker, Avizo y Blender. Kuenzel dijo que Gignac ha sido fundamental para muchos científicos en el desarrollo y descripción del procedimiento diceCT.
El yodo utilizado en diceCT no es permanente y se puede eliminar del tejido de muestra sin dañar ni distorsionar el tejido, lo cual es importante para la integridad de las imágenes 3D, añadió Straight.
«El hecho de que el método sea más económico permite que sea accesible para muchos más investigadores que a menudo no consideran continuar con el uso de la resonancia magnética debido a su costo o disponibilidad», afirmó Straight.
Por que es importante
Straight dijo que el método híbrido de escaneo 3D se puede utilizar para estudiar neurobiología a gran escala, como la morfología de la región del cerebro, y a una escala más detallada, como observar una única vía neurológica. Un ejemplo del uso potencial de la tecnología incluiría la evaluación de cambios o patrones de lesiones en varias etapas de una enfermedad.
Otros ejemplos, dijo, pueden incluir el rastreo de neuronas a larga distancia sin cortar la conexión, así como la comparación de diferencias estructurales y cómo se relacionan con diferentes patrones de comportamiento.
«La lista es bastante larga en términos de cómo se puede demostrar que este método es beneficioso para la investigación», dijo Straight. «Espero que este estudio impulse más investigaciones sobre la neurobiología animal utilizando métodos 3D y cómo se compara con la neurobiología de los humanos».
Straight señaló que si un investigador quisiera implementar el sistema de imágenes exacto que utilizó, el ave tendría que ser sacrificada. Sin embargo, la parte diceCT del método de imágenes se puede realizar en animales vivos si están lo suficientemente sedados para que un investigador pueda capturar una exploración 3D limpia.
Más información: Parker J. Straight et al, Mapeo de la vía tectofugal visual aviar mediante reconstrucción 3D, Journal of Comparative Neurology (2023). DOI: 10.1002/cne.25558
