Para Harvard neurobiólogo Jeff Lichtman, a questão não tem sido se os cientistas nunca vai entender o cérebro, mas quão perto eles vão ter que olhar antes que eles fazem. Liderados por Lichtman, o Jeremy R. Knowles Professor de Biologia Molecular e Celular e Santiago Ramón y Cajal Professor de Artes e Ciências, uma equipe de pesquisadores conseguiu de forma abrangente imagiologia - na escala nano - uma pequena parte do cérebro do rato. O que eles descobriram, disse Lichtman, poderia abrir a porta para a compreensão de como a aprendizagem altera o cérebro.
Uma equipe de cientistas de universidades, incluindo Harvard, Johns Hopkins, e MIT contribuiu para a investigação, ajudando construir o gasoduto aquisição de imagem e análise necessária para estudar o cérebro com tantos detalhes.
"Uma coisa que nos surpreendeu foi que ... axônios muitas vezes feitas duas, três ou mesmo mais sinapses no mesmo dendrite", disse Lichtman. "O entendimento era de que as espinhas dendríticas estão lá para coletar informações de como muitos axônios diferentes quanto possível, ainda encontramos muitos casos em que o mesmo axônio encontrados diferentes espinhas no mesmo dendrite.
"Isso foi interessante porque sugere aqueles múltipla contato axônios estão se comunicando mais poderosamente com o dendrito, porque eles têm mais conexões com ele", continuou ele. "Quando nós olhamos de perto, descobrimos que não é possível para esse resultado acontecer por acaso - alguns axônios preferidos para formar sinapses em alguns dendritos mais próximas do que eles fizeram com outros dendritos igualmente nas proximidades. Que diz que, mesmo neste trivialmente pequeno volume, já estamos começando a ver que diagrama de fiação do cérebro está organizado em alguns aspectos interessantes. Não é simplesmente que as células nervosas estabelecer contatos aleatórios com neurônios próximos, como era esperado. Há algo proposital acontecendo aqui. "
O estudo também sugeriu que espinhas dendríticas não são moldados pela atividade elétrica 'axônios, ao contrário da crença de largura.
"A forma de espinhas vai de longo e magro para muito curto e grosso", disse Lichtman. "Pensa-se que a atividade elétrica, com base no axônio, deve gerar essa forma, mas porque tivemos várias espinhas com diferentes formas enervado pelo mesmo axônio, sabemos que eles têm a mesma atividade elétrica."
Para Lichtman e seus colegas, o estudo é o culminar de anos de esforço, não só para entender o cérebro, mas também para desenvolver sistemas para a recolha de imagens precisas de como o cérebro está ligado.
"É uma escada muito, muito alto que estamos tentando escalar, mas pelo menos estamos na escada", disse Lichtman.
"Este trabalho levou em algum lugar entre cinco e seis anos para ser concluído", disse Lichtman."Grande parte desse tempo foi dedicado a inventar o gasoduto que usamos para captar estas imagens. Isso exigiu o desenvolvimento de um meio de corte cérebro muito fina, recolhendo as secções do cérebro, e a utilização deste método à base de fita que não tinha sido utilizado anteriormente. "
Com o sistema em vigor, Lichtman e colegas definir sobre o uso de microscópios de elétrons para capturar imagens de tecido e moldar um método para rastrear células através das várias camadas, permitindo aos pesquisadores reconstruir axônios, dendritos e sinapses em imagens 3-D. As imagens também foram utilizados para construir um banco de dados que foi extraído para insights sobre a conectividade dos neurônios.
"O que este artigo descreve é o gasoduto, onde começamos com uma parte física do cérebro e acabar na outra extremidade com um cérebro digital", disse Lichtman. "Tem sido digitado e está minable, para que você possa olhar para este exemplo cérebro digital de uma e outra vez sem ter de dissecar um cérebro real para cada nova pergunta."
As perspectivas importantes no estudo necessária uma surpreendentemente pequena quantidade de cérebro.
"Nós fotografada uma secção do cérebro que foi de 40-a-40-a-40 microns, e em que o volume que completamente saturada e reconstruída uma área que foi apenas 1.500 mícrons cúbicos," disse Lichtman. "É cerca de três bilionésimos do tamanho de um cérebro de camundongo, por isso é muito pequeno, mas você tem que começar em algum lugar."
A região selecionada centra-se em alguns processos dendríticos de duas células cerebrais grandes, permitindo que os investigadores para ter uma noção de como muitas outras células nervosas estão localizados nas imediações de um pequeno segmento de alguns neurônios.
O que eles descobriram foi uma surpresa até mesmo para Lichtman.
"Descobrimos 1.500 células nervosas fornecer axônios e dendritos das células nervosas neste pequeno volume, que é um surpreendentemente grande número", disse ele. "Essas células nervosas contribuir para um monte de outras áreas também, mas que lhe dá algum sentido da rede extraordinária no cérebro dos mamíferos."
De fato, as conexões no cérebro são tão densamente embalado, imagem state-of-the-art só pode começar a arranhar a superfície.
"Nós encontramos uma sinapse aproximadamente a cada mícron cúbico", disse Lichtman. "Isso significa que se você olhar para as imagens do cérebro capturado utilizando técnicas de alta resolução como imagem por ressonância magnética funcional, onde o tamanho do pixel representa um milímetro cúbico, em seguida, há um bilhão de sinapses dentro de cada pixel."
Pode estar lá, em que a densidade impressionante, disse ele, que mensagem final do estudo reside.
"É muito difícil conseguir uma sensação completa para isso", disse Lichtman. "Há essa visão ingênua de que se você acabou de conhecer um pouco mais, então o entendimento será mais fácil, mas, neste caso, conhecer um pouco mais nos mostrou o quanto ainda temos que ir antes de nós vai entender cérebros."
O estudo foi descrito em um estudo 30 de julho na revista Cell.
O Galaxy diário via Peter Reuell / Universidade de Harvard
Nenhum comentário:
Postar um comentário