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le modèle à trois dimensions du cerveau animal fournit une illustration plus complète de la connectivité du cerveau

Le cerveau animal est si complexe, il prendrait un superordinateur et des immenses quantités de caractéristiques pour produire un modèle à trois dimensions détaillé des milliards de neurones qui l'actionnent.

Mais les informaticiens et un professeur de l'ophthalmologie à l'université de l'Utah ont développé le logiciel qui trace à l'extérieur le cerveau d'un singe et produit plus facilement un modèle à trois dimensions, fournissant une illustration plus complète de la façon dont le cerveau est câblé. Leur procédé a été annoncé cette semaine à la neurologie 2015, la société annuelle pour le contact de neurologie Chicago.

« Si vous comprenez comment des choses sont câblées dans le cerveau normal, vous pouvez employer ceci comme base pour comprendre comment ces liens sont perturbés dans le cerveau anormal, » avez dit Alessandra Angelucci, professeur de l'ophthalmologie et de la science visuelle à l'université de l'Utah.

L'obtention d'une vue plus précise du réseau du cerveau des neurones peut aider les chercheurs médicaux à comprendre comment la connectivité du cerveau est perturbée en conditions mentales et neurologiques telles que la schizophrénie, la dépression, l'inquiétude et l'autisme. Pour Angelucci, qui travaille à l'université du centre d'oeil de Moran d'Utah, ceci peut également faciliter la recherche sur des conditions visibilité visibilité telles que l'amblyopie, un trouble où un ou les deux yeux manquent de l'acuité visuelle, et les formes variées de la dégénérescence rétinienne. Angelucci avait employé ce logiciel sur le cerveau d'un singe parce qu'il ressemble le plus attentivement à l'esprit humain.

Dans le passé, les chercheurs devraient balayer des milliers de couches minces du cerveau d'un primate par un microscope afin d'obtenir une vue de ses neurones, les cellules de cerveau qui transmettent des impulsions nerveuses. Il n'y avait aucune voie pratique d'effectuer un modèle à trois dimensions du cerveau à partir de ces couches. Par exemple, une échographie à haute résolution d'une partie du cerveau la taille d'un penny produirait d'environ deux millions d'images tous les Terabyte de la totalisation 30 (30.000 gigas) dans les fichiers.

« Elle prend beaucoup de puissance des ordinateurs parce que nous maintenant devons reconstruire une image en trois dimensions hors de ceci -- des milliers d'images de tissu, » Angelucci a dit. « Il était simplement impossible parce qu'il n'y a aucun ordinateur ou logiciel qui peuvent traiter cela. Il concerne des Terabyte et des Terabyte des caractéristiques. »

Une équipe aboutie par Valerio Pascucci, un professeur à l'université de l'école d'Utah de calculer et directeur du centre de l'université pour l'analyse de gestion des données et la visualisation extrêmes (CEDMAV) à l'institut scientifique de calculer et de représentation (SCI), a développé le logiciel qui peut produire un modèle à trois dimensions du cerveau d'un animal qui est beaucoup plus rapide et exige moins de puissance des ordinateurs et de mémoire système.

L'équipe a pris une plate-forme logiciel existante VISUS appelé produit par CEDMAV (la visualisation coule pour l'évolutivité éventuelle) et adapté lui pour assembler des images haute résolution de différentes parties du cerveau dans un modèle à trois dimensions qui peut être vu à différentes cornières. VISUS est employé pour concevoir les ensembles de caractéristiques énormes pour produire des simulations de conditions météorologiques ou d'énergie ou des images haute résolution des villes.

Pour produire des images d'un cerveau, les chercheurs emploient d'abord une méthode neuve connue sous le nom de CLARTÉ qui rend le tissu cérébral transparent en l'immergeant dans les hydrogels spéciaux. Avec le logiciel neuf, des centaines de cases à trois dimensions du cerveau sont alors balayées un par un avec un microscope de deux-photon, et les scientifiques peuvent voir les échographies immédiatement par opposition à les attendre pour télécharger.

Avec l'aide d'un chercheur, le logiciel peut alors plus facilement et rapidement assembler les cases dans une illustration complète d'une région du cerveau et produire un modèle à trois dimensions qui permet au scientifique de voir les endroits et les cornières qui ne pourraient pas être vus en tant que facilement avec les 2-D images. De cette façon, les chercheurs peuvent tracer à l'extérieur les différents neurones et leurs longs arrières, connus sous le nom d'axones.

« Il lâche réellement un niveau différent de la compréhension des caractéristiques elle-même -- pouvant regarder quelque chose entièrement dans à trois dimensions et tourner et regarder dans le front et dedans l'arrière, » Pascucci a dit. « Nous avons vu à plusieurs reprises dans beaucoup de domaines que ceci incite des gens à comprendre plus rapidement et bien mieux la relation spatiale parmi toutes les pièces. »

Avec le logiciel, les chercheurs peuvent également surveiller la lecture du cerveau -- ce qui peut prendre des semaines -- et assurez-vous qu'aucune mauvaise image n'est produite dans le procédé, épargnant le temps précieux.

Grâce à cet outil neuf, les chercheurs médicaux peut maintenant étudier et mieux comprendre comment la connectivité du cerveau est perturbée en anomalies, par exemple ce qu'arrive au réseau neuronal du cerveau résultant de la dégénérescence rétinienne ou des conditions telles que l'autisme.

« Nous pouvons le voir, le reconstruire et comprendre sa connectivité, » Angelucci a dit. « Ce logiciel accélère notre capacité de faire cela. »

Source:

University of Utah