Cursos 2017_ Brain and Mind Evolution

Este curso será del 4 al 12 de setiembre en nuestro Instituto. La temática abarca desde la definición del Sistema Nervioso, el origen de las células nerviosas y las simples redes neurales tempranas a la evolución de las redes neurales para lograr el control sensorio-motor que permite la coordinación de estructuras corporales que sirven diferentes funciones.

También se tratará la evolución de la corteza cerebral en los mamíferos, incluyendo las bases genéticas de la evolución de la corteza y el cerebro humano, así como la evolución del comportamiento humano. Por último, se tratará la aparición del sentido de sí mismo, la conciencia y la evolución de la mente, incluyendo la inteligencia artificial.

El curso está destinado principalmente a estudiantes latinoamericanos de posgrado en el campo de las neurociencias y disciplinas afines, así como formadores de formadores uruguayos.

Curso IIBCE- PEDECIBA internacional: Brain and Mind Evolution. Evolución de la mente y el cerebro.

Curso IIBCE- PEDECIBA internacional: Brain and Mind Evolution. Evolución de la mente y el cerebro.

 

La historia de una imagen

La imagen que ilustra esta nota es la carátula de febrero 2017 de la revista Biology Open. El autor es Martín Baccino, quien realizó su maestría en el Departamento de Biología del Neurodesarrollo (DBND) de nuestro Instituto, bajo la supervisión de Rafael Cantera.

En la foto podemos ver una sección del hemisferio cerebral de una larva de la mosca Drosophila tomada con un microscopio confocal. Los colores representan diferentes concentraciones de oxígeno en los núcleos de las células del cerebro, las neuronas. El azul corresponde a la mayor oxigenación y el amarillo a la menor. 

Esto se logró gracias al desarrollo de un biosensor de oxígeno. Para que funcione, la larva de la foto lleva un transgen que le aporta a cada célula dos proteínas: una que emite fluorescencia verde y otra que emite fluorescencia roja. La que emite verde es degradable por el oxígeno, mientras la otra es insensible al oxígeno. Así, cuanto más oxigenada esté una célula menos fluorescencia verde emitirá. De esta manera se puede estimar la concentración relativa de oxígeno en las células, al calcular la proporción de verde y rojo. 

El blanco de la imagen muestra los tubos respiratorios que llevan oxígeno al cerebro. Es notable la correlación entre la extensión de abastecimiento de oxígeno por estos tubos y la cantidad de oxígeno que presenta cada región del cerebro. Esto es parte de la discusión dentro de la publicación científica de Martín, Rafael y otros autores, en la propia revista.

Tapa de la revista Biology Open de febrero 2017, ilustrada por el investigador Martín Baccino

Tapa de la revista Biology Open de febrero 2017, ilustrada por el investigador Martín Baccino. Imagen bajo licencia de Creative Commons 4.0

La información que brindan estos colores es el resultado de años de trabajo y la contribución de varios investigadores. Juntos han dado un paso importante para las Neurociencias. A su vez, es el fruto de la colaboración entre el Instituto,  la Universidad de Friburgo y la Universidad de Zurich en Suiza, donde hoy Martín realiza su doctorado.

Felicitamos al Departamento de Biología del Neurodesarrollo y a Martín por esta bella imagen y su contribución al conocimiento científico.

A continuación transcribimos la historia de esta imagen, que ilustra, en palabras de Rafael Cantera, el proceso de una investigación de calidad.

La línea de investigación sobre la que se basa el trabajo se inició con una observación que nos resultó interesantísima: vimos que en el cerebro larval de la mosca Drosophila existen dos zonas muy distintas en relación a la distribución de los tubos respiratorios que se llaman traqueolas. La zona central está densamente traqueolada y en la zona lateral casi no hay traqueolas. Esto nos sorprendió porque se considera que el cerebro, como cualquier otro tejido con alto metabolismo, debería estar completamente traqueolado para recibir suficiente oxígeno.

La reacción de un tipo celular o un tejido a la hipoxia es un tema importante no solo para quienes estudiamos el desarrollo del cerebro sino también para aquellos que estudian el crecimiento de los tumores, la adaptación del metabolismo celular a distintas condiciones ambientales o a cambios genéticos, entre otros temas interesantes de la biología y la medicina.

Una estudiante de grado que hizo su tesina en nuestro Departamento, Leticia Couto, comenzó el estudio de este tema. Descubrió que a medida que el cerebro de la larva crecía, la zona no traqueolada crecía proporcionalmente. Esto indicaba que la porción del cerebro que recibiría poco oxígeno crecía día a día. A su vez indicaba que el desarrollo normal del cerebro requiere mantener los niveles de oxígeno relativamente bajos (hipoxia) en cierta zona.

También observamos que todas las neuronas funcionales que habían formado sinapsis (los contactos por los que se comunican las neuronas en el cerebro), estaban en la zona traqueolada. En la zona no traqueolada sin embargo, casi no había sinapsis. En lugar de eso, había muchas células madre y su progenie, que aumentaba día a día durante la vida larval. Esto sucedía sin que esas células se diferenciaran en neuronas inmediatamente.

Otros colegas habían descubierto que esos miles de células recién completaban su diferenciación neuronal días más tarde y casi al unísono, durante la metamorfosis de la larva al adulto.

Esto significa que durante varios días de la vida larval, el cerebro crece muchísimo de tamaño, en parte por adición células nuevas, sin que aumente el número de neuronas diferenciadas.

A partir de estas observaciones nuestra primer hipótesis fue que la falta de traqueolas en la zona proliferativa causaba una situación de hipoxia en esa región. Una siguiente hipótesis fue que esta hipoxia promovía la proliferación de las células madre. Por último, pronosticamos que elevar el nivel de oxígeno en la zona no traqueolada tendría consecuencias negativas para el desarrollo del cerebro porque frenaría la proliferación de las células madre.

Para investigar estas hipótesis con Martín establecimos una colaboración con colegas suizos con distintas especialidades. Uno es Boris Egger, co-supervisor de Martín, experto en las células madre que proliferan en la zona del cerebro no traqueolada. Otro es Stefan Luschnig, quien dirigió el doctorado de Tvisha Misra, cuyo objetivo fue construir un sensor de oxígeno que permitiese “medir” lo niveles relativos de oxígeno en células individuales.

El sensor construido por Misra resultó en una cepa de moscas transgénicas que expresan dos proteínas fluorescentes. Una de ellas fluoresce en verde y es muy sensible al oxígeno (cuanto más oxígeno haya en la célula, menos fluorescencia verde emite) y la otra emite fluorescencia roja insensible al oxígeno. De ese modo, registrando la fluorescencia verde y roja emitida por cada célula del cerebro con ayuda de microscopía confocal, se puede calcular, para cada célula, la cuota verde/rojo. Esta cuota se toma como una buena representación de los niveles relativos de oxígeno entre las distintas zonas del cerebro.

Calcular esto para cada célula sería una tarea titánica, porque llevaría demasiado tiempo ya que el cerebro de la larva tiene miles de células. Esta dificultad la superamos con ayuda de otro colaborador suizo (Felix Mittelman) que creó un software que le permitió a Martín calcular el valor de oxígeno automáticamente. Gracias a este software, se pueden analizar las imágenes del microscopio confocal de modo automático. La computadora reconoce cada célula, le registra la intensidad de verde y rojo, calcula la cuota y produce un “mapa” en el cual cada célula tiene un color que representa su valor relativo de oxígeno, aunque en una escala de colores los valores más bajos de oxígeno se representan en amarillo y los más altos en azul.

Gracias a este método Martín consiguió confirmar que la zona de cerebro con pocos tubos respiratorios realmente recibe menos oxígeno que el resto del cerebro. Otro de los experimentos que realizó para investigar nuestras hipótesis, fue mantener las larvas que contienen el sensor en una atmósfera con hiperoxia (mayor cantidad de oxígeno de los normal). Luego midió el oxígeno en cada célula del cerebro al mismo tiempo que identificaba y contaba las células que se dividían. Eso le permitió descubrir que en el cerebro de las larvas mantenidas en hiperoxia disminuye la división celular, comparado a las larvas en condiciones atmosféricas normales. Esa menor proliferación resultó en larvas con cerebros anormalmente pequeños.

Esto coincide perfectamente con nuestras hipótesis: la escasa traqueolación del cerebro lateral impone cierta hipoxia en esa región, lo cual es parte del desarrollo normal del cerebro. La hipoxia promueve la proliferación de las células madre que permiten el crecimiento del cerebro de la larva y su transformación, poco después, en el cerebro del adulto.

Martín hizo otros experimentos que combinados con los experimentos de Tvisha nos permitieron consolidar una propuesta: el sensor de Stefan y Tvisha realmente permite medir niveles de oxígeno con una resolución imposible de conseguir con cualquier otro de los métodos disponibles hasta el momento.

El sensor de Tvisha y Stefan, combinado con el método que permite cuantificar, en pocos minutos, los valores de intensidad de fluorescencia roja y verde en miles de células, nos permitió producir imágenes con la calidad y precisión que ilustra la foto que eligió Biology Open para la tapa de su número de febrero pasado.

Esta imagen ilustra la resolución fantástica que se puede alcanzar con este método. Además, permite pronosticar que el sensor de oxígeno de Tvisha y Stefan, adaptado a otras especies animales y combinado con el método de trabajo desarrollado por Martín, Boris y Félix, permitirá a muchos colegas hacer experimentos que hasta ahora no se podían hacer.

Otra ventaja del sensor es que detecta diferencias muy pequeñas entre células muy cercanas lo cual nos permitió descubrir que dentro de una zona relativamente pequeña del cerebro pueden existir células que parecerían tener niveles de oxígeno bastante distintos y que esas diferencias se correlacionan en parte con el tipo celular. Las células madre, por ejemplo, tienden a ser más hipóxicas que sus hijas y que las neuronas diferenciadas. Estos datos todavía no los hemos publicado porque necesitamos hacer más experimentos y para eso necesitamos incorporar un nuevo estudiante al grupo de trabajo.

Sobre Martín y la financiación de la investigación en Uruguay

Durante el inicio de su carrera de investigador recibió primero una beca de iniciación (ANII) y luego hizo una maestría PEDECIBA con beca de la ANII.  Durante su maestría hizo dos pasantías de tres meses c/u en la Facultad de Biología de la Universidad de Friburgo (Suiza)  bajo la supervisión del Dr. Boris Egger, colaborador del DBND desde tiempo atrás.

Durante su maestría obtuvo fondos del PEDECIBA (alícuotas de estudiante), apoyo económico de fondos suizos para sus pasantías en Friburgo y principalmente un fondo de investigación de la ANII (Fondo Clemente Estable). Luego de defender muy exitosamente su tesis de maestría se mudó a Zurich, donde  está haciendo un doctorado en un programa de posgrado suizo bajo la supervisión de Martin Muller, trabajando también en sistema nervioso de Drosophila, aunque en un tema distinto al de su maestría.

 

 

Más sobre la calidad del agua. El Cabo Polonio

Les presentamos datos obtenidos de una investigación #IIBCE que una vez más, nos importa a todos. Tiene que ver con la calidad del agua de una de nuestras playas, donde existe una gran riqueza biológica y turística: el Parque Natural Cabo Polonio.

En nuestro país, Cabo Polonio fue declarado Parque Nacional por el Sistema Nacional de Áreas Protegidas (SNAP) en 2009. Desde el Instituto creemos que la ciencia puede y debería contribuir con la gestión de las Áreas Protegidas. Son espacios naturales con características únicas, y por eso mismo, son vulnerables. Necesitamos conocerlos bien para conservar su riqueza.

El foco de esta investigación estuvo en la calidad del agua de las cachimbas del Cabo. El inicio fue en el Departamento de Microbiología del Instituto, donde se plantearon las siguientes preguntas: ¿Qué impacto tiene la afluencia de turistas en el área? ¿Qué zonas del Cabo Polonio presentan mayor amenaza para la calidad del agua subterránea? ¿Qué acciones se pueden implementar para evitar la contaminación del agua?

Investigación sobre la calidad del agua en las cachimbas del Cabo Polonio

Para contestar estas preguntas, se realizaron cuatro campañas de muestreo en baja y alta temporada en las distintas zonas del Cabo Polonio. Se relevó la presencia de coliformes fecales, la concentración de materia orgánica, de nitrógeno, fósforo y otros indicadores de contaminación fecal.

Los resultados mostraron que la mayor amenaza a la calidad del agua ocurre durante los meses de verano; en esta época, aumenta de manera significativa la presencia de bacterias indicadoras de contaminación en las cachimbas. Además, se detectaron zonas donde la contaminación es más crítica.

Los estudios continúan. Aun así, la información disponible amerita la toma de acciones para detener o al menos disminuir la contaminación durante los meses estivales, cuando el riesgo para la salud pública es mayor.

Pueden ver el informe completo en este enlace

Calidad del agua. Conocimiento y formación

IIBCE investiga y forma investigadores. Una forma de mostrarlo, es compartir este informe, un curso de posgrado cuyos resultados incluyen propuestas para la gestión del agua. El conocimiento generado se centra en el recurso agua como objeto de conservación y manejo. Busca a su vez, que la toma de medidas se base en la evidencia.

En palabras de la docente e investigadora del IIBCE Claudia Piccini:

Esta publicación resume la información obtenida del curso de posgrado PEDECIBA “Respuesta de los Ecosistemas Acuáticos a Impactos Antropogénicos” dictado en 2016. El curso se centró en la cuenca del arroyo Carrasco e involucró un estudio social y económico de la misma, así como la determinación y análisis de diversos parámetros indicadores de contaminación del agua. Una vez evaluados los resultados obtenidos se realizó una propuesta de posibles medidas de gestión y mitigación de los impactos encontrados, proponiéndose a la calidad del agua como objeto focal de conservación y haciendo referencia a recomendaciones para recuperar la calidad del agua en la cuenca.

Enlace al informe

Nueva publicación internacional entre el IIBCE, el Institut Pasteur de Montevideo y el Instituto Max Planck de Alemania

El Dr. Juan C. Benech e Inés Rauschert, investigadores de nuestro Instituto, han participado en una investigación reciente con resultados importantes para la comunidad académica. El conocimiento, ya publicado, en conjunto con investigadores del Instituto Pasteur de Montevideo (Dr. R. Agrelo) y el Instituto Max Planck de Alemania, abre camino hacia el desarrollo de marcadores tumorales y futuras aplicaciones terapéuticas.

El trabajo se centró sobre el neuroblastoma, un tipo de tumor embrionario que puede causar la muerte en niños. Se origina en progenitores o células inmaduras del sistema nervioso simpático.

Los resultados muestran por primera vez cómo la lámina A/C, componente importante del núcleo celular, se encuentra silenciada, es decir, no se desarrolla en líneas celulares de neuroblastoma. Esto se debe a un mecanismo que los investigadores lograron revertir, modificando el grado de metilación del ADN (parte de su composición química que determina la expresión de ciertos genes).

Utilizando Microscopía de Fuerza Atómica, pudieron ver que las propiedades mecánicas de las células carentes de lámina A/C está modificada; son menos rígidas y tienen mayor capacidad migratoria. Esto, entre otros factores, las volvería más propensas a desarrollar metástasis y tejidos anormales (mayor potencial neoplásico). 

 

Felicitamos a Juan y su equipo por este avance.
Enlace al articulo científico

 

Bacterias, divulgación, cómics. Proyecto de popularización de la CYT 2017 del IIBCE, financiado por la ANII

La historia más pequeña jamás contada

En 2016, la ANII lanzó una nueva convocatoria para financiar proyectos de popularización de la ciencia y la tecnología. El Instituto presentó un propuesta y quedó seleccionada como 1 de las 9 que recibieron financiación, entre las 58 que se presentaron. Compartimos un resumen del proyecto elaborado por sus integrantes.

Bacterias, divulgación, cómics. Proyecto de popularización de la CYT 2017 del IIBCE, financiado por la ANII

Proyecto institucional de divulgación científica 2017 financiado por la ANII

 
A lo largo de la historia, las bacterias han sido consideradas como una entidad con connotaciones negativas a causa de su asociación con muchas enfermedades humanas y animales. Sin embargo, la mayoría de las bacterias son imprescindibles para la vida sobre la Tierra y fueron los primeros organismos en habitar este planeta. Están presentes en nuestra vida cotidiana y son una fuente inagotable de recursos.
 
Como investigadores creemos que la educación científica es imprescindible para el desarrollo del niño y queremos fomentar la apropiación de conocimiento, la experimentación y la curiosidad por estos organismos tan importantes y tan relegados. Nuestra experiencia acumulada en instancias previas de divulgación nos ha demostrado el gran entusiasmo de los escolares al descubrir el mundo microscópico.
 
En esta propuesta planteamos fomentar la popularización de la microbiología mediante la creación de un libro adaptado a niños de diez a doce años, donde se explique el maravilloso e increíble mundo de las bacterias de una manera amena y divertida. Con esta finalidad, varios investigadores de la División Ciencias Microbiológicas del IIBCE trabajaremos en conjunto con Nicolás Peruzzo y Alejandro Rodríguez Juele, ilustradores y guionistas de Bandas Educativas, quienes tienen una amplia experiencia en la generación de contenidos educativos. El libro abordará distintas temáticas que incluyen: i) introducción al mundo de las bacterias; ii) las bacterias en el ambiente; iii) las bacterias y su relación con animales, plantas y el ser humano; iv) las bacterias y sus aplicaciones. Para abordar todas las temáticas, usaremos como recurso la historieta. Mediante ilustraciones atractivas mantendremos el hilo conductor entre las distintas temáticas y lograremos captar la atención del niño que podrá leer el libro a través de los dibujos y diálogos.

El libro incluirá además un apartado de experimentos enfocados a descubrir el mundo de las bacterias, para realizar en familia o en el aula. Estos experimentos incluirán un código QR que permitirá el enlace a una URL donde se mostrará la realización de dichos experimentos. También incluirá un apartado dedicado a incentivar la apropiación de conocimiento utilizando el juego como recurso. El libro en formato pdf será de libre acceso por medio de la biblioteca Ceibal, así como en la página web del IIBCE y la página de Bandas Educativas. Se imprimirá una tirada de 10.000 ejemplares los cuales serán distribuidos de forma gratuita a las bibliotecas solidarias del Programa de Lectura y Escritura en Español (Prolee), a los centros MEC y a todas las escuelas públicas del país. La presentación del libro se realizará en nuestro Instituto con la participación de autoridades del ámbito educativo y en el evento Montevideo Cómics 2018.

Quiénes integran el proyecto
Por IIBCE: Vanessa Amarelle (responsable), Susana deus Alvarez, Julio Gastón Azziz de los Santos, Valentina Carrasco, Sofía Fernández, Victoria Braña, María José González, Ana Umpierrez, Ana Karen Malán, Daniella Senatore, Inés Loaces, Gabriela Heijo, María A. Morel, Paola Scavone, Daniela Arredondo, Gabriela Martínez de la Escalera

Por Bandas Educativas: Alejandro Rodríguez Juele y Nicolás Peruzzo

Semana del Conocimiento del Cerebro 2017 ¡Es ahora!

Conócete a ti mismo, ¡ésta es tu oportunidad!

Este aforismo griego nos viene como anillo al dedo para invitarlos a una nueva edición de la Semana del Conocimiento del Cerebro en Uruguay, en Montevideo y San José. Como siempre el #IIBCE participa en la organización, y varias de las actividades programadas.

Del 11 al 17 de marzo, sumate a la fiesta del Cerebro.

La inauguración será en la Plaza Liber Seregni de Montevideo con stands interactivos, pósters y juegos. Durante la semana habrá más actividades y numerosas charlas de divulgación a cargo de investigadores nacionales y extranjeros. Además, contaremos con la presencia del destacado neurocientífico brasileño, el Dr. Sidartha Riveiro. Aquí el programa completo.

Todas las actividades son de entrada libre y gratuita.

Este evento es organizado por miembros de la Sociedad de Neurociencias del Uruguay y cuenta con su apoyo. Por más información pueden contactar a Paula Pouso ppouso@fmed.edu.uy o Jessika Urbanavicius jessikau@gmail.com (094769459)

Están todos cordialmente invitados. Agradecemos que extiendan la invitación.

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