Os pesquisadores desenvolvem a nova ferramenta poderosa para criar o modelo cortical concreto

Os pesquisadores no instituto de Max Planck Florida para a neurociência desenvolveram uma técnica nova capaz de seguir conexões neurais intrincadas com a sensibilidade inaudita

Com um bit da luz, alguns compostos da foto e papel especializado sensíveis, o modelo eram nascidos. Como o tipo favorecido de desenho técnico por sobre um século, arquitetos usou esta ferramenta crucial para sua reprodutibilidade rápida assim como sua capacidade para documentação detalhada. Para trabalhadores em um local da construção, o original era ingualmente essencial porque conteve toda a informações de design necessária, os tipos específicos de componentes incluídos, e serviu como guia o detalhe de como tudo coube junto. Se havia nunca alguma dúvida, a maior parte da vezes um rápido consulta com as perguntas resolvidas modelo e a construção parada progredida para a frente.

Mas que acontece quando os neurocientistas têm perguntas sobre o cérebro e as conexões intrincadas dentro? Há mesmo uma coisa como um modelo do cérebro? Apesar de um corpo de trabalho evergrowing que descobre como os neurônios nas conexões do formulário do cérebro, pesquisadores ainda faltam um diagrama detalhado que detalha sua fiação. Estabelecer isto teria o potencial melhorar dramàtica nossa compreensão do cérebro, descobrindo como os circuitos originais de estruturas individuais nos dotam com capacidades extraordinárias como a língua, a percepção sensorial e a cognição.

Tomando a primeira etapa para a actualização de um modelo do cérebro, os pesquisadores do instituto de Max Planck Florida para a neurociência (MPFI), desenvolveram uma técnica nova capaz de seguir conexões neurais intrincadas com a sensibilidade inaudita. Em uma publicação recente na neurociência da natureza, os pesquisadores no laboratório do Dr. Hiroki Taniguchi, demonstraram a especificidade incomparável e a natureza alta da produção da aproximação. Inovativa combinando ferramentas genéticas pioneiros com a técnica estabelecida do traçado monosynaptic, o laboratório de Taniguchi criou uma nova ferramenta poderosa nomeada traçado monosynaptic intersectional (iMT), capaz de desembaraçar os circuitos elaborados dentro do cérebro.

Estudando uma classe especializada de neurónio conhecida como interneurons inibitórios, o laboratório de Taniguchi está interessado na vista em como estas pilhas diversas montam em circuitos em várias regiões do córtice cerebral. Normalmente, estas pilhas actuam para refinar, dar forma e processamento de informação do balanço, mas sua deficiência orgânica foi implicada nas doenças tais como o autismo, a esquizofrenia e a epilepsia. Explicar como estes circuitos inibitórios funcionam, abrirá caminho aproximações novas para o diagnóstico e o tratamento de desordens do cérebro. Um aspecto desafiante que impede a elucidação de circuitos corticais, é a diversidade completa dos neurônios no cérebro.

O Dr. Taniguchi explica, “quando a diversidade celular fizer o cérebro tão original, ele igualmente transporta uma grande dificuldade no estudo de circuitos individuais. Tome por exemplo o circuito inibitório típico que nós estudamos no laboratório; um neurônio principal excitatory que transmite a informação sobre distâncias longas de uma região do cérebro a outra, e neurônios inibitórios múltiplos que formam conexões com ela. À primeira vista este modelo parece razoavelmente simples mas na realidade, há muitos tipos diversos de interneurons principais e inibitórios. Cada tipo individual de interneuron é pensado para fazer conexões muito específicas segundo o lugar, a função, e a profundidade de um neurônio principal dentro do córtice. Sem a capacidade para olhar as conexões específicas formadas por cada subpopulação do neurônio inibitório, uma imagem exacta do circuito não pode ser formada.

O Dr. Michael Yetman, um pesquisador pos-doctoral no laboratório de Taniguchi e no primeiro autor do papel nota que quiseram uma técnica que poderia cortar completamente a diversidade celular do cérebro, e visam somente subtipos específicos dos neurônios. “Esta maneira, nós poderíamos comparar e para contrastar as conexões de cada subtipo original e para estudar os tipos de circuitos que formam,” explica Yetman.

o iMT foi desenvolvido com este objetivo na mente, superando limitações de métodos previamente usados para seguir conexões dentro do cérebro. As técnicas tais como a estimulação elétrica e o traçado monosynaptic, eram demasiado incapazes ou faltadas a sensibilidade necessária seguir precisamente conexões de muitos tipos diferentes da pilha encontrados no cérebro. construções do iMT em cima de seu antecessor, mas com uma torção inovativa que seja crítica para transportar a sensibilidade da técnica.

De “o traçado Monosynaptic utiliza um formulário alterado do vírus de raiva que falta uma proteína necessária, restringindo o vírus a um único, pilha do acionador de partida e impedindo a infecção de outras pilhas em torno dele,” explica Yetman. “Mas se a proteína junto com o vírus é expressada somente na pilha do acionador de partida, a seguir o vírus tem a capacidade para saltar e contaminar pilhas próximas. Para estudar os neurônios dentro do cérebro, nós podemos expressar o vírus e a proteína em um neurônio e em um relógio principais enquanto o vírus salta as conexões synaptic somente aos interneurons conectados directamente. Uma vez que lá, o vírus de um certo modo obtem colado sem a proteína necessária e diz o neurônio para começar expressar a proteína fluorescente. Com microscopia, nós podemos ver as pilhas que são conectadas directamente a nosso neurônio do acionador de partida. A limitação é que nós poderíamos somente visualizar os interneurons conectados no conjunto, faltando as propriedades originais de subtipos individuais.”

Para superar esta limitação, a equipe adicionou um componente genético adicional que visasse confiantemente e especificamente únicos subtipos dos interneurons. Uma vez que o vírus alcança um subtipo da pilha que contenha este componente, uma segunda proteína fluorescente nova é expressada. Agora os cientistas têm a capacidade para visualizar as conexões do interneuron no conjunto assim como conexões de subtipos específicos do interneuron. O iMT tem provado já o lançamento de primeira pedra, revelando diferenças dramáticas no projecto de circuito do interneuron dos subtipos inibitórios chaves também aqueles do mesmo subtipo que formam conexões com os neurônios principais de áreas diferentes do cérebro.

“Embora o iMT está somente nas primeiras fases de revelação, tem o potencial fornecer um esquema de circuito mais detalhado, cérebro-mais largo que seja essencial para combater desordens proeminentes do cérebro,” nota Yetman. “No futuro nós esperamos promover a técnica para incluir a capacidade de estudar o funcional, e não apenas físico, conexões de circuitos neurais.”

o iMT e os neurocientistas em MPFI, estão tomando-nos uma etapa mais perto de conseguir a construção de um modelo cortical concreto.

Source: https://www.maxplanckflorida.org/news-and-media/news/imt-creating-a-blueprint-for-cortical-connectivity/