Microdisección del cerebro del ratón en regiones funcional y anatómicamente diferentes

El cerebro, junto con la médula espinal y la retina, comprende el sistema nervioso central que ejecuta comportamientos complejos, controlados por tipos de células especializadas, posicionadas con precisión e interactivas en todo el cuerpo¹. El cerebro es un órgano complejo con miles de millones de neuronas interconectadas y glía con circuitos precisos que realizan numerosas funciones. Es una estructura bilateral con dos lóbulos distintos y diversos componentes celulares². La médula espinal conecta el cerebro con el mundo exterior y está protegida por hueso, meninges y líquido cefalorraquídeo y enruta mensajes hacia y desde el cerebro ^2,3,4. La superficie del cerebro, la corteza cerebral, es desigual y tiene pliegues distintos, llamados giros, y surcos, llamados surcos, que separan el cerebro en centros funcionales⁵. La corteza es lisa en mamíferos con un cerebro pequeño ^6,7. Es importante caracterizar y estudiar la arquitectura del cerebro humano para comprender los trastornos relacionados con las diferentes regiones cerebrales, así como sus circuitos funcionales. La investigación en neurociencia se ha expandido en los últimos años y se están utilizando una variedad de métodos experimentales para estudiar la estructura y función del cerebro. Los desarrollos en los campos de la biología molecular y de sistemas han marcado el comienzo de una nueva era de exploración de la compleja relación entre las estructuras cerebrales y el funcionamiento de las moléculas. Además, la biología molecular, la genética y la epigenética se están expandiendo rápidamente, lo que nos permite avanzar en nuestro conocimiento de los mecanismos subyacentes involucrados en cómo funcionan los sistemas. Estos análisis se pueden llevar a cabo de forma mucho más localizada, para ayudar a orientar la investigación y el desarrollo de terapias más efectivas.

El cerebro de los mamíferos se define estructuralmente en regiones discretas claramente identificables; Sin embargo, las complejidades funcionales y moleculares de estas estructuras discretas aún no se comprenden claramente. La naturaleza multidimensional y de múltiples capas del tejido cerebral hace que este paisaje sea difícil de estudiar a nivel funcional. Además, el hecho de que múltiples funciones sean realizadas por la misma estructura y viceversa complica aún más la comprensión del cerebro⁸. Es vital que el enfoque experimental ejecutado para la caracterización estructural y funcional de las regiones cerebrales utilice metodologías de investigación precisas para lograr consistencia en el muestreo para correlacionar la arquitectura neuroanatómica con la función. La complejidad del cerebro se ha explicado recientemente utilizando la secuenciación de células individuales 9,10, como el giro temporal del cerebro humano^, que se compone de 75 tipos de células distintas ¹¹. Al comparar estos datos con los de una región análoga del cerebro del ratón, el estudio no solo revela similitudes en su arquitectura y tipos de células, sino que también presenta las diferencias. Por lo tanto, para desentrañar los complejos mecanismos, es importante estudiar diversas regiones del cerebro con total precisión. Las estructuras y funciones conservadas entre un cerebro humano y de ratón permiten el uso de un ratón como sustituto preliminar para dilucidar la función cerebral humana y los resultados conductuales.

Con el avance de los enfoques de biología de sistemas, la obtención de información de regiones cerebrales discretas en roedores se ha convertido en un procedimiento clave en la investigación de la neurociencia. Mientras que algunos protocolos, como la microdisección por captura láser¹², pueden ser costosos, los protocolos mecánicos son económicos y se realizan utilizando herramientas comúnmente disponibles^13,14. Hemos utilizado múltiples regiones cerebrales para ensayos transcriptómicos¹⁵ y hemos desarrollado un procedimiento práctico y rápido para diseccionar regiones cerebrales de ratón de interés paso a paso en poco tiempo. Una vez disecadas, estas muestras pueden almacenarse inmediatamente en condiciones frías para preservar los ácidos nucleicos y las proteínas de estos tejidos. Nuestro enfoque se puede realizar más rápido, lo que lleva a una alta eficiencia y permite menos posibilidades de deterioro de los tejidos. En última instancia, esto aumenta las posibilidades de generar experimentos reproducibles y de alta calidad utilizando tejidos cerebrales.