El nuevo microscopio del MIT que captura la actividad eléctrica de todo el cerebro en milisegundos

“La imagen de calcio microendoscópica no mide la activación; mide cambios en la fluorescencia”, señala un comentario de 2026. El curso temporal de la entrada de calcio, su eliminación y la cinética del sensor fluorescente es “mucho más lento que la dinámica de milisegundos de los potenciales de acción” . Como resultado, la imagen de calcio pierde sistemáticamente la sincronización precisa de los pulsos individuales .

La imagen de voltaje, por el contrario, mide directamente el potencial de membrana utilizando indicadores de voltaje genéticamente codificados (GEVIs) . Esto proporciona una lectura óptica directa de la actividad eléctrica misma, no un eco químico retardado, con la precisión de milisegundos necesaria para rastrear los potenciales de acción .

Cómo el rsLSM alcanza su velocidad

El equipo del MIT diseñó el rsLSM en torno a dos innovaciones clave para lograr una cobertura de todo el cerebro a aproximadamente 200 Hz (200,8 Hz en la versión de tesis del sistema) .

En primer lugar, el microscopio utiliza reenfoque remoto en lugar de mover la muestra. Se envía una lámina de luz de escaneo rápido a diferentes planos a través del volumen del cerebro sin movimiento mecánico, lo que permite barridos volumétricos mucho más rápidos .

En segundo lugar, un sistema de cámara dual ultrarrápido captura la fluorescencia de los GEVIs a la velocidad necesaria para resolver los potenciales de acción individuales . La combinación permite que el sistema escanee el volumen completo del cerebro de la larva de pez cebra (~900 × 370 × 200 µm) a velocidades que los microscopios de lámina de luz anteriores no podían alcanzar .

Lo que el sistema reveló en larvas de pez cebra

Con el rsLSM, los investigadores midieron el voltaje de aproximadamente un cuarto a un tercio de todas las neuronas distribuidas por todo el cerebro de la larva de pez cebra . Observaron que “las neuronas que se activaban en diferentes momentos durante una secuencia se ubicaban en diferentes lugares del cerebro”, revelando dinámicas poblacionales a escala de milisegundos que impulsan el comportamiento natural .

Este nivel de detalle temporal y espacial —observar la propagación de los potenciales de acción a través del cerebro en tiempo real— era previamente inaccesible con la imagen de calcio en cualquier preparación de cerebro completo . El trabajo abre una ventana a cómo los circuitos distribuidos coordinan comportamientos rápidos como las respuestas de escape y la natación .

Hacia dónde se dirige la tecnología

El impacto inmediato del rsLSM es permitir a los investigadores preguntarse cómo las dinámicas neuronales poblacionales a escala de milisegundos impulsan los comportamientos naturales, preguntas que la imagen de calcio simplemente no podía abordar . Se espera que el trabajo futuro extienda la imagen de voltaje a organismos modelo más grandes y complejos, y combine la técnica con perturbaciones optogenéticas, permitiendo a los científicos tanto leer como escribir la actividad neuronal con alta precisión .