Polarímetro de Müller para la detección de actividad eléctrica neuronal

Abstract

La detección óptica no invasiva de actividad eléctrica neuronal permitiría estudiar re- des celulares sin alterar su fisiología, superando limitaciones de los electrodos. En esta tesis se implementó un polarímetro de Müller de doble retardador rotador, enfocado en registrar actividad eléctrica en imágenes mediante las propiedades polarimétricas neu- ronales y los cambios que sufren al ser estimuladas. Las mediciones se basan en contro- lar la polarización de entrada y medir la polarización a la salida. El instrumento realiza 36 mediciones de intensidad de cada momento, con distintos estados de polarización de entrada y salida. A partir de ellos se aproxima, por mínimos cuadrados, la matriz de Müller asociada a la muestra. Esta matriz se refina para mitigar los errores inheren- tes al método experimental. De la matriz corregida se extraen tres magnitudes ópticas: la diatenuación, la retardancia y la depolarización. De cada una se produce una ima- gen en la que cada pixel expresa la propiedad óptica de la muestra. Para probar el polarímetro se realizaron tres experimentos, en los cuales se adaptaron el protocolo de adquisición y el diseño experimental en diferentes preparaciones biológicas. Usamos: 1) Cortes histológicos, 2) neuronas fijadas antes y después de estimularlas eléctrica- mente y 3) neuronas aisladas con registro eléctrico intracelular in vivo. Los resultados mostraron que el polarímetro tiene una respuesta adecuada para muestras fijadas, ya sean las muestras de referencia o cortes de músculo, que mostraron claras diferencias entre el tejido sano y necrosado. Sin embargo, aún es poco preciso al medir muestras dinámicas (vivas) y en particular para detectar la actividad eléctrica, debido a un pro- blema mecánico. Esta limitación podría mejorar utilizando un dispositivo óptico que pueda producir estas configuraciones a mayor velocidad sin necesidad de rotaciones mecánicas.