El estudio utiliza MRI para sondar no invasor el interior un cerebro vivo

La red eléctrica del cerebro se compone de mil millones de fibras de nervio llamadas los axones. El espesor de axones - así como otras propiedades - afecta importante la manera de la cual conducto señales de los nervios, y por lo tanto la velocidad de tramitación total de neuronas conectadas y de áreas del cerebro. Además, muchas condiciones neurodegenerative, tales como esclerosis y enfermedad de Alzheimer múltiple, así como las condiciones tales como cáncer, lesión cerebral, y recorrido, se saben para exhibir daño axonal.

Está sin obstrucción que los axones son crucial importantes para el funcionamiento del cerebro, pero son también bastante misteriosos. Son tan ligeramente (los simples micrómetros en diámetro) ése que los sonda no invasor interior que un cerebro vivo ha sido, hasta ahora, imposible.

Un nuevo estudio colaborativo por los investigadores que trabajan en la Facultad de Medicina de NYU Grossman en los E.E.U.U., el centro de Champalimaud para el desconocido en Portugal y el cerebro de la universidad de Cardiff investigan el centro de la proyección de imagen (CUBRIC) en el Reino Unido, establecido una manera de medir estos alambres microscópicos usando MRI (proyección de imagen de resonancia magnética). Sus resultados fueron publicados en el eLife del gorrón científico.

El zambullirse en la materia blanca

¿Cuál era la ruptura que eso llevó a las personas para vencer este prolongado reto? Jelle Veraart, el primer autor del estudio, explica que la llave era encontrar una manera de tomar el pelo aparte dos tipos de señales: ésos que originan desde adentro de los axones, y ésos que se presentan del tejido circundante.

MRI trabaja sobre todo descubriendo señales de las moléculas de agua, que constituyen el cerca de 80% del cerebro humano. Los axones tienen agua dentro de ellas, pero así que hace el tejido que las rodea. Tan, en el grupo de la biofísica de MRI en la Facultad de Medicina de NYU Grossman, desarrollamos un método que suprime preferencial la señal por todas partes pero en los axones. Específicamente, modelamos cómo la señal del agua se comporta en diversas partes del tejido. Entonces, medimos las propiedades de los axones en la muestra usando la señal residual, que correspondió solamente a ellos.”

Jelle Veraart, primer autor del estudio

Pero un modelo sigue siendo teórico hasta que se valide. Las personas por lo tanto probaron el modelo usando los analizadores ultraaltos preclínicos de MRI y la microscopia en el centro de Champalimaud para el desconocido. Una vez que el modelo fue verificado usando esta tecnología y metodología avanzadas, los investigadores se trasladaron conectado al paso siguiente - aplicación de él a los seres humanos. “Realizamos esta fase en colaboración con Derek que Jones en el centro de la proyección de imagen de la investigación del cerebro de la universidad de Cardiff, donde tienen equipo especial de MRI que sea bastante potente evocar las señales robustas necesarias para esta clase de medición”, diga Veraart.

Los resultados del método eran excepcionales - mientras que los estudios anteriores rindieron las mediciones que eran un orden de magnitud tallas axonal que sabidas más grandes, las mediciones de las personas eran sin precedente exactos - solamente un desvío 10-15% - en su presupuesto de las mismas características.

¿Cuál era la fuente del desvío? “Conducto nuestras mediciones en áreas “de la materia blanca”. Ha llamado que porque consiste en sobre todo los axones, que tienen un color blanquecino. A un milímetro cúbico del tejido, hay decenas de miles de axones. Nuestras mediciones estiman un métrico hecha un promedio de todos los axones, y tienden a ser dominadas por los axones más grandes en la muestra de tejido”, explican Dmitry Novikov, de la Facultad de Medicina de NYU Grossman. “Además, hay otras características que pudieron “disfrazarse” como axones en nuestras señales, tales como “arma” de otros tipos de células en el cerebro llamado los astrocytes.”

Ahora que se ha establecido el método, los investigadores están pensando en los pasos siguientes. “La cuantificación in vivo de los diámetros del axón con MRI pavimenta la manera a una nueva línea de investigación”, dice a Noam Shemesh, del centro de Champalimaud para el desconocido. “MRI es no invasor, y así que puede ser utilizado para realizar con seguridad los estudios que siguen cambios en los axones extendidos demasiado los períodos. Cuanto más que aprendemos sobre estas estructuras, cuanto más cercanos estamos a entender cómo los trabajos de cerebro, en salud y enfermedad”.

“Este estudio destaca la importancia de la colaboración en la investigación”, Veraart agrega. “Como resultado de este trabajo en equipo internacional prolífico, tenemos una historia completa - del revelado teórico de una técnica nueva, la validación experimental en roedores, y finalmente a la traslación humana.”

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Journal reference:

Veraart, J., et al. (2020) Noninvasive quantification of axon radii using diffusion MRI. eLife. doi.org/10.7554/eLife.49855.