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Les hormones sexuelles modifient le développement de certaines structures cérébrales pendant la puberté

Utilisant la technologie de l'image avancée, le scientifique Éric Ahrens d'université de Carnegie Mellon et les Co-chercheurs ont conduit la première inspection systématique des changements de développement et sexe-associés des cerveaux adolescents et adultes de souris pour indiquer des différences principales en structures cérébrales principales, comme ceux importants pour des émotions, apprendre, et mémoire.

Les résultats, en cours d'impression avec NeuroImage, prouvent que les hormones sexuelles modifient le développement de certaines structures cérébrales pendant la puberté et que ces effets persistent dans l'âge adulte.

Les découvertes fournissent une représentation beaucoup plus vraie de la façon dont diffusant des structures cérébrales d'affect d'hormones que pourrait être dérivé de la représentation humaine pour plusieurs raisons, selon Ahrens. Les animaux étudiés étaient presque génétiquement identiques et élevés dans le même environnement - les facteurs qui ne peuvent pas être réglés dans des études humaines. Et la technologie de l'image, microscopie de résonance magnétique, permet la haute résolution, la représentation 3D dans le cerveau intact et minuscule de souris.

« La constatation que les structures cérébrales spécifiques changent à la puberté sous l'influence des hormones sexuelles devrait aider des scientifiques à comprendre comment les niveaux des hormones sexuelles modifient le développement du cerveau, » a dit Ahrens, professeur adjoint des sciences biologiques. Les « chercheurs pourraient artificiellement manipuler des hormones sexuelles et alors employer la technologie de MRM pour voir comment les hormones affectent des structures cérébrales dans des modèles animaux. »

« Cette information peut également être critique pour modéliser les maladies neurologiques humaines telles que Parkinson et des troubles neuropsychiatriques tels que la schizophrénie de sorte que nous puissions développer plus de traitements efficaces, » Ahrens a dit. « De plus, ces résultats peuvent indiquer comment les différences sexe-associées structurelles de cerveau influencent le comportement et la cognition. »

Ahrens et Kyoko Koshibu, un étudiant de troisième cycle, images prises des cerveaux intacts de souris utilisant la microscopie de résonance magnétique (MRM), une technique d'imagerie par résonance magnétique extrêmement (MRI) à haute résolution. Le Carnegie Mellon est l'un de peu de groupes au niveau national avec la capacité pour exécuter MRM.

Koshibu, qui a fait une grande partie de l'analyse de caractéristiques, a récent terminé ses travaux doctoraux dans le service de la neurobiologie à l'université de Pittsburgh tout en fonctionnant au centre pour la base neurale de la cognition, une université commune d'initiative de Pittburgh-Carnegie Mellon.

Jusqu'à présent, seulement un numéro limité des analyses 3D quantitatives des structures cérébrales adultes de souris ont été conduits, dû en partie du procédé laborieux exigé pour obtenir de telles caractéristiques. Utilisant l'histologie conventionnelle, cela prendrait des mois aux cerveaux de partie, mesurerait les structures variées et exécuterait une reconstruction 3D, alors que Koshibu a obtenu statistiquement des résultats appropriés en quelques semaines avec la technique de MRM. D'ailleurs, les manipulations extrêmes du cerveau requis pour effectuer des investigations histologiques déforment inévitablement le tissu, qui altère consécutivement la structure cérébrale vraie, selon Ahrens.

« Avec MRM, nous pouvons employer les cerveaux intacts, indiquant une image bien meilleure des structures dans le cerveau entier comparé aux techniques histologiques largement reçues, » Ahrens a dit.

MRM est basé sur les mêmes principes qu'IRM, une technologie de l'image qui conçoit les structures internes du fuselage. L'IRM et les MRM se servent de la résonance magnétique nucléaire, des phénomènes observés aux noyaux des atomes quand ils sont exposés à un champ magnétique et aux pouls des ondes radio. MRM utilise des aimants plus intenses pour saisir des images à une définition 10-100 fois un IRM que conventionnel plus fin.

Utilisant MRM, Ahrens et ses collègues imagés les cerveaux des souris mâles et femelles, âgés 1 mois (d'adolescent) et 3 mois (adulte). Koshibu a employé un logiciel pour isoler digitalement le cerveau entier et les structures spécifiques des caractéristiques de MRM. Celles-ci comprennent l'amygdale, le hippocampe, le striatum, et les ventricules transversaux et troisième, les structures qui ont été largement étudiées chez l'homme à cause de leurs implications dans la cognition et les troubles neuropsychiatriques. Une comparaison des reconstructions 3D de chaque structure a indiqué des différences structurelles selon le sexe et relatives à l'âge dans le hippocampe, l'amygdale et les ventricules mais l'aucun dans le striatum.

Le travail a été financé par la société nationale de sclérose en plaques, le National Science Foundation et les instituts de la santé nationaux.