3D карту мозгу паказвае сувязь паміж клеткамі ў нана-маштабе

3D brain map reveals connections between cells in nano-scale

 

Працуе на Guardian.co.ukГэты артыкул пад назвай “3D карту мозгу паказвае сувязь паміж клеткамі ў нана-маштабе” была напісана Хелен Томсан, для theguardian.com ў чацвер 30-га ліпеня 2015 16.00 Універсальны Глабальныя ЧАС

Навукоўцы стварылі беспрэцэдэнтна высокага дазволу карту мозгу, якая паказвае структуры, як малыя, як тыя, што ў асобных нервовых клетак.

Яны падрыхтавалі 3D-карту з кампіляцыі здымкаў, зробленых з дазволам наноразмерных, што дазваляе вылучыць прыкметы, вымераныя ў мільённых долях міліметра.

Даследчыкі плануюць выкарыстоўваць гэты інструмент для вывучэння анамальных сувязяў паміж клеткамі мозгу, якія ляжаць у аснове знясільваючых неўралагічных расстройстваў, такіх як шызафрэнія і дэпрэсія.

"Мы гаворым пра візуалізацыі блізка да ўзроўню малекулы,"Сказаў Нараянан Kasthuri, нейробиолог з Гарвардскага універсітэта, які ўзначальваў каманду за карце.

Kasthuri і каманда калега Джэф Личтмэн пабудавалі сістэму, якая аўтаматычна лустачак суб'екта мозг у тысячы тонкіх зрэзаў. Пасля афарбоўвання зрэзаў, каб выбраць розныя тканіны, электронны мікраскоп быў навучаны ўзяць здымкі кожнага зрэзу. Кампутар затым прысвойвае розныя колеру для асобных структур і вяжа выявы разам, каб вырабіць 3D карту.

Джэф Личтмэн і Даніэль Бергер тлумачыць мэта даследавання і як яны пайшлі аб стварэнні малюнкаў.

Навукоўцы прадэманстравалі моц сістэмы шляхам візуалізацыі вобласць мозгу мышы, адказнага за пачуццёвага ўспрымання. Вынікі даследавання апублікаваныя ў часопісе клеткавай.

Традыцыйныя метады візуалізацыі галаўнога мозгу, такія як МРТ, простыя ў выкарыстанні, але можа вырашыць толькі функцыі аж да каля міліметра. А нямецкія анатамічны атлас пад назвай "BigBRAIN", вырашае асаблівасці чалавечага мозгу аж да мікраметраў – танчэй чалавечага воласа – і амаль у маштабе асобных клетак.

3D рэканструкцыя ўсіх сотавых аб'ектаў вакол двух дендрытаў
3D рэканструкцыя ўсіх сотавых аб'ектаў вакол двух дендрытаў Фотаздымак: kasthuri

У адрозненне ад гэтага, Інструмент Kasthuri вырабляе наноразмерных выявы асобных клетак мозгу, іх змест і іх злучэння. "Адзін піксель на МРТ складае каля мільярда пікселяў ў нашых малюнках,"Сказаў ён.

Карціравання мозгу ў такой незвычайнай дэталізацыі звычайна ўключае ў сябе кампраміс: тонкія зрэзы тканіны могуць быць адлюстраваны ў вельмі высокім дазволе, але ў больш тоўстых секцый, дазвол падае. Kasthuri атрымаў вакол праблемы [ад таго, каб ўручную сфатаграфаваць тысячы тонкіх зрэзаў] за кошт аўтаматызацыі працэсу. Тонкія зрэзы адлюстроўваюцца з дапамогай мікраскопа, а затым складзеныя разам.

"Гэтая праца сапраўды ударыў салодкае месца экстраардынарнага рэзалюцыі, ўсё ж з магчымасцю абследаваць адносна вялікіх анатамічных абласцей,"Сказаў Артур тога, які выкарыстоўвае сканаванне мозгу для вывучэння неўралагічных расстройстваў ў Універсітэце Паўднёвай Каліфорніі, Лос-Анджэлес.

Анімацыі, які паказвае рэканструкцыі 3-D ўсе калючыя дендрытаў.

"Іншыя намаганні ў ахвяру аднаго або іншага. Яны забяспечваюць высокі дазвол у вельмі невялікі, часта 2D, зоны ці ж яны ахопліваюць вялікія плошчы, але без дэталізацыі тут,"Сказаў ён.

Машына будзе выкарыстоўвацца для здымкі мозгу пасля смерці. Каманда спадзяецца, што шляхам адсочвання нервовых шляхоў, яны могуць адказаць на пытанні аб тым, што неўралагічнае засмучэнне выглядае як у галаўным мозгу. "Калі б мы маглі зрабіць карту мозгу з шызафрэнію і параўнаць яго з аднаго без шызафрэніі, мы можам шукаць недарэчных злучэнняў, якія могуць спрыяць засмучэнні,"Саід Kasthuri.

Аднак, Марыя Рон, ганаровы прафесар нейропсихиатрии ў універсітэцкім каледжы Лондана, сказаў, што будзе цяжка выкарыстоўваць сістэму на досыць вялікіх груп пацыентаў, і кантралюе, каб выявіць шмат пра захворванні галаўнога мозгу.

Задача будзе прымаць крайнюю вылічальную магутнасць занадта. Вобраз цэлага мозгу мышы, ўзятаму з машынай будзе ствараць мільярды гігабайт дадзеных, Kasthuri сказаў. Гэта эквівалентна мільярды фільмаў высокай выразнасці, і дазволіць стварыць самы вялікі набор дадзеных, калі-небудзь збіралі.

Але Kasthuri упэўнены, што вылічальная магутнасць і захоўванне зробіць гэта магчымым на працягу трох-пяці гадоў. To image the human brain could another 10 гады, he estimates.

The team is now working on machine vision which uses computers to track individual neurons through the brain and analyse their connections. “Once we have that in place, we have a potential showstopper,"Саід Kasthuri.

guardian.co.uk © Захавальнік Навіны & Media Limited 2010

Апублікавана з дапамогай Захавальнік Стужка навін Убудова для WordPress.