A nomenclatura Padrão de cérebros do insecto pode melhorar a pesquisa futura sobre a função e a doença do cérebro

Published on March 3, 2014 at 2:19 AM · No Comments

Quando você está falando sobre algo tão complexo quanto o cérebro, a tarefa não é mais fácil se o vocabulário que está sendo usado é apenas como o complexo. Uma colaboração internacional dos neurocientistas triplicou não somente o número de estruturas identificadas do cérebro, mas criou um léxico simples para falar sobre elas, que serão enorme úteis para a pesquisa futura sobre a função e a doença do cérebro.

Nick Strausfeld e Linda Restifo, ambos os professores no Departamento da Neurociência na Universidade do Arizona, trabalhado com os colegas em Japão que conduziu o projecto, e os colegas em Alemanha e no REINO UNIDO para produzir um atlas detalhado de centros neuroanatomical e de centros computacionais do cérebro do insecto. No processo, a equipe identificou muitas estruturas previamente desconhecidas. Fornecendo a comunidade de pesquisa um sistema unificado de terminologia, ajustam a fase para que um esforço sistemático explique as estruturas e as funções do cérebro que transferem às funções do cérebro humano.

Um artigo sobre o trabalho publica-se no Neurônio do jornal científico, considerado por muitos como uma das publicações da capitânia da neurociência; a versão em linha inclui um suplemento a 80 dados da página. Os dados publicamente - disponível dentro de 6 meses e para incluir centenas de imagens e de animações video 3-D - estarão atingindo um recurso inestimável que permita neurocientistas de trabalhar mais eficientemente, de comparar seus resultados e de obter umas interpretações mais significativas.

“Este esforço fornece um mapa de estradas tridimensional descrevendo estruturas para todos os cérebros do insecto, e permite comparações com outros artrópodes,” disse Strausfeld, director do Centro do A para a Ciência do Insecto. “Tem o valor enorme em descrever relacionamentos da rede entre centros computacionais no cérebro.”

O projecto é oportuno porque os E.U. e a Europa empreenderam iniciativas ambiciosas - iniciativa do CÉREBRO do Presidente Barack Obama e o Projecto do Cérebro Humano da União Europeia - Para produzir uma imagem dinâmica do cérebro que mostra como as pilhas individuais e os circuitos neurais complexos interagem em tempo e em espaço.

Em seus esforços para desenvolver estratégias para explorar os funcionamentos internos do cérebro humano, provavelmente a estrutura a mais complexa no sistema solar, cientistas confiou em estudar os cérebros dos organismos modelo tais como moscas de fruto porque suas estruturas são mais simples e mais fáceis estudar nas experiências.

Os Artrópodes - insectos, aranhas, crustáceos e seus parentes - avançaram a pesquisa biomedicável que varia dos sustentamentos anatômicos e moleculars do comportamento às causas bioquímicas do apego. Devido a sua história evolucionária compartilhada profundamente a tempo, a animais vertebrados que incluem a parte provável dos seres humanos muitos de características neuroanatomical e de centros funcionais no cérebro com invertebrado. Estudar processos neurológicos nos artrópodes pode significativamente ajudar-nos a compreender como todo o trabalho de cérebros.

Os processos que conduzem à doença de Parkinson, por exemplo, são extremamente difíceis de investigar nos seres humanos, mas a pesquisa com moscas de fruto rendeu a informação valiosa que poderia ajudar neurologistas a desenvolver estratégias terapêuticas.

Em conseqüência deste esforço conjunto para catalogar e traçar o cérebro do insecto, este grupo de cientistas descobriu que o cérebro cabeça de alfinete-feito sob medida de uma mosca de fruto tem mais de 50 centros anatômica distintos que aproximam uma complexidade até aqui reconhecida somente nos animais tais como peixes ou ratos.

“Há umas paralelas fascinantes,” Strausfeld disse. “Reconhecendo centros discretos no cérebro do insecto, nós compreenderemos melhor como as elaborações dos cérebros dos insectos e dos animais vertebrados puderam se relacionar entre si apesar de mais de 600 milhão anos de evolução divergente.”

Por exemplo, os bulbos olfactivos nos animais vertebrados são muito similares aos lóbulos olfactivos nos crustáceos. O mesmo vai para o sistema visual: A Cor, a forma, o movimento e a textura são processados similarmente nos animais vertebrados e os insectos, embora os aspectos muito diferentes do mundo visual fossem percebidos por uma mosca comparada com as aquelas percebidas por um macaco ou por um ser humano, Strausfeld explicaram.

O estudo foi conduzido por Kei Ito, um professor adjunto no Departamento da Biologia Computacional na Universidade do Tóquio. Seu grupo usou uma técnica chamada microscopia de fluorescência confocal para criar as “fatias virtuais” que revelam a arquitetura do cérebro da mosca de fruto para baixo para escolher pilhas.

Cinco anos e 1.200 email mais tarde, o projecto fornece agora neurocientistas os mesmos termos para descrever partes específicas dos cérebros dos insectos e dos crustáceos. “Nós estamos ajustando um padrão novo que permita realmente uma comunicação,” os autores do A concordados.

“Nós temos agora uma compreensão muito detalhada da distribuição dos neurônios em centros discretos e as conexões entre eles,” Strausfeld explicaram.

“A complexidade do comportamento do insecto é reconhecida cada vez mais pela comunidade da genética para permitir que nós modelem várias doenças humanas,” disse Restifo, que igualmente é professor da neurologia na Faculdade do A da Medicina e no membro do Instituto do A BIO5.

“Estes minúsculos, mas agora bem definido, regiões que nós vemos no insecto o cérebro tem provavelmente os neurônios particulares com as conexões particulares que conduzem determinados comportamentos que se estão tornando sempre mais importantes em estudar o comportamento como a agressão ou o apego.”

Restifo explicou aquele que combina o repertório comportável expandido dos seres humanos com o aquele observado nos insectos faz uns bons argumentos para usar os organismos modelo tais como a mosca de fruto, Drosófila, na procura para drogas novas.

“De certa forma, os insectos estão indo ser ainda mais úteis do que modelos do roedor,” disse. “Em alguns casos, esforços para conseguir à causa de uma doença pela função de interrupção do gene na falha dos ratos dar respostas porque mesmo que os fósforos genéticos da mutação que da doença humana, os efeitos fisiológicos não fazem.”

Para ser significativos, todo o estudo de sistemas nervosos complexos exige os conceitos e a terminologia concordados uniformemente pela comunidade de pesquisa.

Os Neurocientistas têm sabido por muito tempo que as regiões anatômica distintivas são indícios a como o cérebro é organizado, mas os termos diferentes estiveram no uso para a mesma estrutura - ou mesmo dentro do mesmos - na espécie diferente. “Na realidade, uma rosa por todo o outro nome é mais como uma Torre de Babel,” Restifo disse. “Houve uma confusão enorme.”

Strausfeld, que publicou o primeiro atlas no cérebro do insecto em 1976 - e, junto com Ito e colegas em Alemanha, o Atlas Em Linha do primeiro National Science Foundation do Cérebro da Drosófila - estabeleceu muita da nomenclatura inicial. O Centro do A para a Ciência do Insecto igualmente era instrumental em apoiar os esforços que aquele conduziu à publicação do estudo. Strausfeld disse que um motorista importante do projecto actual era a necessidade de estabelecer a conveniência de termos e de nomes específicos para estruturas neurais através dos cérebros do artrópode.

“Nada como este foi feito bastante antes,” disse. Os “Cientistas que estudam os cérebros e o comportamento dos pássaros tinham vindo a uma nomenclatura combinada, mas nós estávamos tentando encontrar o terreno comum através de muitas espécies que podem ser mais distintas de se em termos da divergência evolucionária. Assim, adicionar à enormidade da tarefa era o objetivo da concordância com a terminologia que “caberia” para todos os insectos e seria aplicável aos crustáceos.”

“Desenvolver uma nomenclatura estandardizada é importante porque facilita a fertilização cruzada do trabalho feita usando a espécie diferente do insecto,” disse Gerald Rubin, vice-presidente e director executivo do Terreno da Pesquisa da Exploração Agrícola de Janelia do Howard Hughes Medical Institute. “Puxar isto exigiu junto muitos trabalho, introspecção científica e conhecimento histórico; era um serviço real ao campo.”

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