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el modelo tridimensional del cerebro animal ofrece un retrato más completo de la conectividad del cerebro

El cerebro animal es tan complejo, tomaría un superordenador y granes cantidades de datos para crear un modelo tridimensional detallado de los mil millones de las neuronas que lo mueven por motor.

Pero los informáticos y un profesor de la oftalmología en la universidad de Utah han desarrollado el software que proyecta el cerebro de una grapa y crea más fácilmente un modelo tridimensional, ofreciendo un retrato más completo de cómo el cerebro está alambrado. Su proceso fue anunciado esta semana en la neurología 2015, la sociedad anual para la reunión de la neurología en Chicago.

“Si usted entiende cómo las cosas están alambradas en el cerebro normal, usted puede utilizar esto como base para entender cómo estas conexiones se rompen en el cerebro anormal,” dijo a Alejandra Angelucci, profesor de la oftalmología y de la ciencia visual en la universidad de Utah.

Conseguir una vista más exacta de la red del cerebro de neuronas puede ayudar a investigadores médicos a entender cómo la conectividad del cerebro se rompe en condiciones mentales y neurológicas tales como esquizofrenia, depresión, ansiedad y autismo. Para Angelucci, que trabaja en la universidad del centro del aro de Moran de Utah, esto también puede ayudar a la investigación sobre las condiciones Vision-relacionadas tales como ambliopía, un desorden donde un o ambo aros faltan agudeza visual, y diversas formas de la degeneración retiniana. Angelucci ha estado utilizando este software en el cerebro de una grapa porque se asemeja lo más de cerca posible al cerebro humano.

En el pasado, los investigadores tendrían que explorar millares de capas delgadas del cerebro de un primate a través de un microscopio para conseguir una vista de sus neuronas, las células cerebral que transmiten impulsos de nervio. No había manera práctica de hacer un modelo tridimensional del cerebro de estas capas. Por ejemplo, una exploración de alta resolución de una parte del cerebro la talla de un penique generaría cerca de dos millones de imágenes todos los Terabyte del balance 30 (30.000 gigabytes) en archivos.

“Toma mucha potencia de la computador porque ahora tenemos que reconstruir una imagen tridimensional fuera de esto -- miles y miles de imágenes del tejido,” Angelucci dijo. “Era simple imposible porque no hay computador o software que pueden manejar eso. Implica Terabyte y Terabyte de datos.”

Las personas llevadas por Valerio Pascucci, profesor en la universidad de la escuela de Utah de calcular y director del centro de la universidad para el análisis y la visualización extremos (CEDMAV) de la gestión de datos en el instituto científico el calcular y de la proyección de imagen (SCI), han desarrollado el software que puede crear un modelo tridimensional del cerebro de un animal que es mucho más rápido y requiere menos memoria de la potencia y de sistema de la computador.

Las personas tomaron una plataforma de programación existente VISUS llamado creado CEDMAV (la visualización fluye para la capacidad de conversión a escala final) y adaptado le para montar imágenes de alta resolución de diversas secciones del cerebro en un modelo tridimensional que se puede ver a diversos ángulos. VISUS se utiliza para visualizar equipos de datos enormes para crear simulaciones del tiempo o de la energía o imágenes de alta resolución de ciudades.

Para crear imágenes de un cerebro, los investigadores primero utilizan un nuevo método conocido como CLARIDAD que haga el tejido cerebral transparente sumergiéndolo en hidrogeles especiales. Con el nuevo software, los centenares de cuadras tridimensionales del cerebro entonces se exploran uno a la vez con un microscopio del dos-fotón, y los científicos pueden ver las exploraciones inmediatamente en comparación con esperarlas para transferir directamente.

Con la ayuda de un investigador, el software entonces puede montar más fácilmente y rápidamente las cuadras en un retrato completo de una región del cerebro y crear un modelo tridimensional que permite que el científico vea las áreas y los ángulos que no se podrían considerar como fácilmente con las 2.as imágenes. De esta manera, los investigadores pueden proyectar las neuronas individuales y sus colas largas, conocidas como axones.

“Suelta realmente un diverso nivel de comprensión de los datos sí mismo -- pudiendo observar algo completo en tridimensional y girar y observar en el frente y hacia adentro el dorso,” Pascucci dijo. “Hemos visto repetidamente en muchos campos que esto hace que la gente entiende más rápidamente y mucho mejor el lazo espacial entre todas las piezas.”

Con el software, los investigadores también pueden vigilar la exploración del cerebro -- cuál puede tardar semanas -- y asegúrese de que no se cree ningunas imágenes malas en el proceso, salvando tiempo precioso.

Los gracias a esta nueva herramienta, los investigadores médicos pueden ahora estudiar y entender mejor cómo la conectividad del cerebro se rompe en condiciones anormales, por ejemplo lo que suceso a la red neuronal del cerebro resultando de la degeneración o de condiciones retiniana tales como autismo.

“Podemos verlo, reconstruirlo y entender su conectividad,” Angelucci dijo. “Este software acelera nuestra capacidad de hacer eso.”

Source:

University of Utah