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Una neurona del tamaño de un cerebro.

28.02.2017

Para comprender cómo funciona el cerebro, necesitamos saber cómo son sus circuitos neuronales, cómo se conectan las neuronas entre sí. Y para esto, necesita saber cómo se ve cada neurona individual con todos sus procesos: el axón y las dendritas. La tarea es extremadamente difícil, especialmente si se resuelve con los métodos neurobiológicos habituales.

Uno de estos métodos se ve así: se inyecta un tinte en una neurona, que se extiende a lo largo de su axón y dendritas, y luego se "corta" el cerebro en secciones muy delgadas, comprobando adónde fue el tinte. Dado que los procesos neuronales a menudo se ramifican fuertemente y se extienden a lo largo de largas distancias, no siempre es posible rastrearlos hasta el final.

Recientemente, sin embargo, los neurocientíficos han estado inventando nuevas formas de hacer esta tarea, más confiables y menos laboriosas, y uno de estos métodos fue inventado por el grupo de investigación de Christoph Koch, presidente del Allen Brain Institute. Los genes de las proteínas fluorescentes se introdujeron en ratones mediante ingeniería genética, y los genes se equiparon con un regulador que los activaba en respuesta a la aparición de una determinada sustancia.

Cuando la sustancia se alimentó a los animales, los genes de las proteínas luminosas se despertaron, pero no en todas partes, sino solo en algunas neuronas de un área especial del cerebro llamada valla. Como resultado, las células nerviosas de los ratones comenzaron a brillar a lo largo de todos sus procesos (las proteínas fluorescentes se extendieron gradualmente por toda la neurona), y como había pocas células de este tipo, eran muy fáciles de distinguir en el grosor del cerebro. La ventaja del nuevo método es que te permite teñir por completo las neuronas vivas sin intervención quirúrgica.

Diez mil secciones de tejido cerebral, debidamente procesadas en una computadora, permitieron hacer un mapa tridimensional de las tres neuronas de la valla. Resultó que, aunque se llaman neuronas de cerca, sus procesos se extienden mucho en ambos hemisferios, y una de las neuronas rodea todo el cerebro como una corona.

Según el propio Christoph Koch, hasta ahora los neurocientíficos no se han encontrado con nada parecido. Por supuesto, tanto los ratones como los humanos y otros animales tienen neuronas muy largas, por ejemplo, en las piernas, en las que el proceso neuronal puede extenderse por toda la extremidad, o en el tronco encefálico, cuyas células nerviosas recorren todo el cerebro. Sin embargo, las neuronas de cerca tienen una diferencia importante: están en contacto con la mayor parte del cerebro que controla el comportamiento y analiza la información sensorial.

A partir de experimentos de tomografía cerebral, se sabe que la valla mantiene muchos contactos con el resto del cerebro, y aunque pertenece a las estructuras subcorticales, muchos creen que juega un papel clave en el funcionamiento de la conciencia (la primera La idea fue propuesta por Francis Crick y Christoph Koch a mediados de la década de 2000). Sin embargo, hasta ahora, nadie ha considerado en detalle cómo están dispuestas sus neuronas.

Los nuevos datos ciertamente confirman lo que sabemos sobre la valla y sus amplias conexiones con el resto del cerebro. En muchos sentidos, es más fácil de estudiar que otros centros nerviosos, sobre todo porque no hay muchos tipos diferentes de neuronas en el recinto.

En un futuro cercano, probablemente, los neurocientíficos intentarán rastrear sus otras células de manera similar, y entonces será posible decir, por ejemplo, si las diferentes neuronas de la cerca van a diferentes áreas, o si sus procesos están agrupados dentro. varias de las mismas rutas.

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AlphaGarden es un sistema de cultivo de plantas automatizado desarrollado con ingenieros de la Universidad de California, Berkeley. Incluye una plataforma que puede sembrar un jardín, cortar y regar vegetales, así como un sistema autónomo que le permite realizar todas las manipulaciones necesarias de manera oportuna y correcta utilizando una red neuronal.

Una red neuronal capacitada para cuidar plantas utiliza datos de la cámara y sensores de humedad instalados en la plataforma para asegurar que cada planta reciba el cuidado necesario. Por lo tanto, AlphaGarden se puede utilizar en huertos multiculturales, donde una variedad de plantas crecen al mismo tiempo.

En el nuevo estudio, los científicos se propusieron comparar el rendimiento de AlphaGarden en el huerto con el de los jardineros profesionales. Ambos jardines fueron plantados con 32 plantas de todos modos, incluyendo col rizada, pepino, mostaza y lechuga roja. Durante 60 días, AlphaGarden cuidó su parcela y los jardineros cuidaron de la suya, con poca o ninguna interferencia con el funcionamiento de la plataforma. AlphaGarden necesitaba asistencia humana en algunas etapas de la poda de plantas, según IEEE Spectrum.

Los resultados del experimento mostraron que AlphaGarden no solo puede cuidar el jardín tan bien como a las personas, sino también de manera más económica; como resultado, resultó que la plataforma usó un 44 por ciento menos de agua para su jardín que los jardineros.

Los desarrolladores del sistema continuarán mejorando AlphaGarden, en particular, sus algoritmos para monitorear el estado de las plantas. Los investigadores también planean incluir sistemas de iluminación en AlphaGarden que le permitan cultivar plantas en interiores con alta calidad.

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