3map ymennydd D yn datgelu cysylltiadau rhwng celloedd mewn nano-raddfa

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

 

Powered by Guardian.co.ukMae'r erthygl hon yn dwyn y teitl “3map ymennydd D yn datgelu cysylltiadau rhwng celloedd mewn nano-raddfa” Ysgrifennwyd gan Helen Thomson, am theguardian.com ar ddydd Iau 30 Gorffennaf 2015 16.00 UTC

Mae gwyddonwyr wedi creu map cydraniad uchel digynsail o'r ymennydd sy'n datgelu strwythurau mor fach â rhai a geir mewn celloedd nerfol unigol.

Maent yn cynhyrchu map 3D o gasgliad o ddelweddau a gymerwyd gyda phenderfyniad nanoscale, gan ei gwneud yn bosibl i ddewis nodweddion fesur mewn miliynfed o filimedr.

Mae ymchwilwyr yn bwriadu defnyddio'r offeryn i astudio'r cysylltiadau annormal rhwng celloedd yr ymennydd sy'n sail anhwylderau niwrolegol gwanychol fel sgitsoffrenia ac iselder.

"Rydym yn sôn am ddelweddu yn agos at y lefel o moleciwl,"meddai Narayanan Kasthuri, yn niwrofiolegydd ym Mhrifysgol Harvard, a arweiniodd y tîm y tu ôl i'r map.

Adeiladwyd Kasthuri a thîm cydweithiwr Jeff Lichtman yn system sy'n tafelli ymennydd bwnc yn awtomatig i mewn i filoedd o adrannau tenau. Ar ôl staenio'r tafelli i ddewis gwahanol feinweoedd, microsgop electron wedi'i hyfforddi i gymryd lluniau o bob sleisen. Mae cyfrifiadur wedyn yn aseinio lliwiau gwahanol i strwythurau unigol a cydasio y delweddau at ei gilydd i gynhyrchu map 3D.

Jeff Lichtman a Daniel Berger egluro nod yr astudiaeth a sut yr aethant ati i greu delweddau.

Mae gwyddonwyr yn dangos pŵer y system trwy delweddu arwynebedd ymennydd llygoden yn gyfrifol am ganfyddiad synhwyraidd. Caiff y canlyniadau eu cyhoeddi yn y cylchgrawn cell.

technegau delweddu ymennydd traddodiadol, megis MRI, yn syml i'w defnyddio, ond dim ond yn gallu datrys nodweddion i lawr i tua milimedr. Mae atlas anatomegol Almaeneg o'r enw "BigBRAIN", datrys nodweddion yr ymennydd dynol i lawr i micrometr – deneuach na gwallt dynol – a bron ar raddfa o gelloedd unigol.

3D ailadeiladu holl wrthrychau cellog tua dwy dendridau apigol
3D ailadeiladu holl wrthrychau cellog tua dwy dendridau apigol Ffotograff: kasthuri

Ar y llaw arall, teclyn Kasthuri yn cynhyrchu delweddau nanoscale o gelloedd yr ymennydd unigol, eu cynnwys a'u cysylltiadau. "Un pixel ar MRI yn dychwelyd tua biliwn o pixels yn ein delweddau,"Meddai.

Mapio'r ymennydd yn fanwl anhygoel o'r fath fel arfer yn golygu cyfaddawd: Gall rhannau denau o feinwe gael ei delweddu mewn cydraniad uchel iawn, ond mewn rhannau trwchus, y penderfyniad yn disgyn. Kasthuri got o gwmpas y broblem [o orfod i dynnu lluniau o filoedd o sleisys tenau â llaw] drwy awtomeiddio y broses. adrannau tenau yn cael eu delweddu gan y microsgop ac yna wedi'u pentyrru gyda'i gilydd.

"Mae'r gwaith hwn yn wir wedi cyrraedd y fan a'r lle melys o penderfyniad anarferol, ac eto gyda'r gallu i wneud arolwg o ranbarthau cymharol fawr anatomaidd,"Meddai Arthur toga, sy'n defnyddio delweddu'r ymennydd i astudio anhwylderau niwrolegol ym Mhrifysgol Southern California, Los Angeles.

Animeiddiad sy'n dangos 3-D yn ail-greu pob dendridau pigog.

"Ymdrechion eraill wedi aberthu un neu'r llall. Maent yn darparu cydraniad uchel mewn bach iawn, yn aml 2D, ardaloedd neu maent yn cwmpasu ardaloedd mwy o faint, ond heb y manylion a ddarperir yma,"Meddai.

Bydd y peiriant yn cael ei ddefnyddio i gymryd cipluniau o'r ymennydd ar ôl marwolaeth. Mae'r tîm yn gobeithio y drwy olrhain llwybrau nerfol, gallant ateb cwestiynau am yr hyn anhwylder niwrolegol yn edrych fel yn yr ymennydd. "Pe gallem wneud map o ymennydd â sgitsoffrenia a'i gymharu i un heb sgitsoffrenia, gallwn edrych am gysylltiadau amhriodol a all gyfrannu at yr anhwylder,"Said Kasthuri.

Fodd bynnag, Maria Ron, athro emeritws o niwroseiciatreg yng Ngholeg Prifysgol Llundain, Dywedodd y byddai'n anodd i ddefnyddio'r system ar grwpiau digon mawr o gleifion a rheolaethau i ddatgelu llawer am glefydau ymennydd.

Byddai'r dasg cymryd pŵer cyfrifiadurol eithafol hefyd. Byddai llun o ymennydd llygoden cyfan a gymerwyd gyda'r peiriant yn creu biliynau o gigabeit o ddata, Dywedodd Kasthuri. Mae hynny'n cyfateb i biliynau o ffilmiau diffiniad uchel, ac yn creu y set ddata fwyaf gasglwyd erioed.

Ond Kasthuri yn hyderus y bydd pŵer a storio cyfrifiadurol wneud hyn yn bosibl mewn tair i bum mlynedd. To image the human brain could another 10 flynyddoedd, 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,"Said Kasthuri.

guardian.co.uk © Guardian News & Media Limited 2010

Cyhoeddwyd drwy'r Guardian News Feed plugin ar gyfer WordPress.