3Mapa mózgu D ujawnia połączenia między komórkami w skali nano

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

 

Powered by guardian.co.ukTen artykuł zatytułowany “3Mapa mózgu D ujawnia połączenia między komórkami w skali nano” został napisany przez Helen Thomson, dla theguardian.com w czwartek, 30 lipca 2015 16.00 UTC

Naukowcy stworzyli niespotykany wysokiej rozdzielczości mapy mózgu, które objawia struktur tak małe, jak te znajdujące się w pojedynczych komórkach nerwowych.

Opracowano mapę 3D z kompilacja zdjęć wykonanych z rozdzielczością nanoskali, dzięki czemu możliwe jest wyłowić cechy mierzone w milionowych części milimetra.

Naukowcy planują wykorzystać narzędzie do badania nieprawidłowych połączeń między komórkami mózgu, które leżą u podstaw osłabiających zaburzenia neurologiczne, takie jak schizofrenia i depresja.

"Mówimy o obrazowania na poziomie zbliżonym do cząsteczki,"powiedział Narayanan Kasthuri, neurobiolog z Uniwersytetu Harvarda, który kierował zespołem zza mapie.

Kasthuri i zespół kolegi Jeff Lichtmana zbudowali system, który automatycznie plasterków mózgu przedmiot na tysiące cienkich przekrojach. Po barwieniu plastry wyłowić różnych tkankach, mikroskopem elektronowym był szkolony, aby wziąć zdjęcia z każdego plasterka. Komputer a następnie przypisuje różnych kolorach poszczególnych struktur i dzianiny obrazy razem stworzyć mapę 3D.

Jeff Lichtman i Daniel Berger wyjaśnić cel badania i jak poszli o tworzeniu obrazów.

Naukowcy wykazali zasilanie systemu poprzez obrazowanie powierzchni mózgu myszy odpowiedzialne za postrzeganie zmysłowe. Wyniki zostały opublikowane w czasopiśmie Komórka.

Tradycyjne techniki obrazowania mózgu, takie jak MRI, Są proste w użyciu, ale można rozwiązać jedynie funkcje do około milimetra. Atlas anatomiczny niemieckiej nazwie "BigBRAIN", rozwiązuje możliwości ludzkiego mózgu do mikrometrów – cieńsze od ludzkiego włosa – i prawie w skali poszczególnych komórkach.

3D rekonstrukcja wszystkich obiektów komórkowych wokół dwóch dendrytów wierzchołkowych
3D rekonstrukcja wszystkich obiektów komórkowych wokół dwóch dendrytów wierzchołkowych Fotografia: kasthuri

Natomiast, Narzędzie Kasthuri produkuje nanoskali wizerunki poszczególnych komórek mózgowych, ich zawartość oraz ich połączenia. "Jeden piksel MRI wynosi około miliarda pikseli w naszych obrazach,"Powiedział.

Mapowanie mózgu w takiej niezwykłej szczegółowości obejmuje zazwyczaj kompromis: cienkie skrawki tkanki można zobrazować w bardzo wysokiej rozdzielczości, ale w grubszych odcinków, rozdzielczość spada. Kasthuri mam sobie z tym problemem [konieczności ręcznego sfotografować tysiące cienkich plasterków] poprzez automatyzację procesu. Cienkie przekroje są obrazowane przez mikroskop, a następnie ułożone razem.

"Ta praca naprawdę trafić sweet spot niezwykłej rozdzielczości, jednak ze zdolnością do nadzoru nad stosunkowo duże obszary anatomiczne,"Powiedział Arthur Toga, kto używa obrazowania mózgu do badania zaburzeń neurologicznych na University of Southern California, Los Angeles.

Animacja, która pokazuje rekonstrukcję 3-D Wszystkie dendrytów spiny.

"Inne wysiłki uśmiercono jedną lub drugą. Zapewniają one wysoką rozdzielczość w bardzo mała, często 2D, Obszary albo pokrycie większych powierzchni, ale bez szczegółowo przytoczone tutaj,"Powiedział.

Maszyna zostanie wykorzystana na robienie zdjęć z mózgu po śmierci. Zespół ma nadzieję, że poprzez śledzenie ścieżek neuronowych, mogą odpowiedzieć na pytania, co to zaburzenie neurologiczne wygląda w mózgu. "Gdybyśmy mogli zrobić mapę mózgu ze schizofrenią i porównać go do jednego bez schizofrenii, możemy szukać niewłaściwych połączeń, które mogą przyczynić się do zaburzenia,"Said Kasthuri.

Jednak, Maria Ron, emerytowany profesor Neuropsychiatrii w University College London, powiedział, że trudno będzie korzystać z systemu na tyle dużych grup pacjentów i kontroluje, aby odsłonić wiele o chorobach mózgu.

Zadaniem zajęłoby zbyt ekstremalne moc obliczeniową. Obraz całego mózgu myszy pobranej z maszyną stworzyłoby miliardów gigabajtów danych, Kasthuri powiedział. To jest równoważne miliardów filmach o wysokiej rozdzielczości, i stworzy największy zbiór danych kiedykolwiek zebrano.

Ale Kasthuri jest przekonany, że mocy obliczeniowej i pamięci masowej będzie to możliwe w ciągu trzech do pięciu lat. Aby obraz ludzki mózg może inna 10 lat, szacuje on,.

Zespół pracuje obecnie nad wizyjnych, który wykorzystuje komputery do śledzenia pojedynczych neuronów w mózgu i analizować ich połączenia. "Kiedy już mamy, że w miejscu, mamy potencjalną Showstopper,"Said Kasthuri.

guardian.co.uk © Strażnik Aktualności & Media Limited 2010

Opublikowane przez Strażnik News Feed Wtyczka WordPress.