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Estudo: As estruturas do neurônio são dissimilares entre as áreas do cérebro em cada indivíduo

Relatou-se que o volume das áreas do cérebro tais como o giro temporal superior e o córtice anterior do cingulate se reduz na esquizofrenia mas uma mudança precisa da estrutura tridimensional do neurônio permaneceu obscura.

O Dr. Itokawa e seu colega executou experiências de Nanotomography usando sistemas óticos da placa de zona de Fresnel no beamline de BL37XU da facilidade da radiação de synchrotron SPring-8 e no beamline 32-ID do fotão avançado Source (APS) do laboratório nacional de Argonne.

Um total de 34 conjunto de dados tridimensionais da imagem da camada V do córtice BA22 foi cegado codificando nomes do conjunto de dados e sujeitado a um procedimento automatizado para construir modelos coordenados cartesianos de estruturas do tecido.

Encontraram que diferenças estruturais dos neurites e das espinhas entre áreas do cérebro e entre casos. Indica aquele 1) as estruturas do neurônio são dissimilares entre as áreas do cérebro em cada indivíduo e aquela 2) a dissimilitude própria varia de pessoal.

O cérebro tem uma arquitetura modular em que as áreas diferentes com fundos genéticos diferentes exercem as funções diferentes, por exemplo língua e som em BA22 e cognição e emoção em BA24.

Além do mosaicism genético, os factores ambientais e as diferenças da educação entre indivíduos fornecem estímulos diferentes às áreas diferentes do cérebro, possivelmente tendo por resultado diferenças em estruturas do neurônio entre áreas do cérebro.

Os tecidos de cérebro da área 22 de Brodmann (BA22, magentas) do lóbulo temporal foram manchados com impregnação de Golgi e sujeitados ao nanotomography da radiação de synchrotron para visualizar estruturas tridimensionais do tecido na camada V.

Os conjunto de dados obtidos junto com aqueles da área BA24 (azul) do córtice anterior do cingulate foram usados para a análise geométrica. A rendição mostra uma imagem tridimensional do conjunto de dados de S1A tomado do tecido BA22 da caixa do S1 da esquizofrenia.

A superfície pial está para a parte superior. Os valores de Voxel de 160-800 foram rendidos com o algoritmo do QG do scatter usando VGStudio (gráficos do volume, Alemanha). Barra da escala: μm 10. B a rede neuronal foi reconstruído no espaço coordenado cartesiano seguindo estruturas na imagem.

Primeiramente, os neurites foram feitos a varredura calculando o vector flow37 do inclinação e seguidos então usando um Sobel tridimensional filter38. O modelo gerado por computador resultante foi examinado e editou como previously9 relatado. O modelo obtido do conjunto de dados de S1A foi desenhado usando MCTrace22. Os componentes estruturais cor-são codificados.

A mesma análise foi repetida para 34 conjunto de dados de 4 4 do controle casos da esquizofrenia e. A representação tridimensional da gaiola de C da imagem observada (cinzenta) superposed no modelo estrutural de uma dendrite apical (vermelha) indicada com uma caixa tracejada pequena no B.

O mapa tridimensional é contornado em 3,0 vezes que o desvio padrão (σ 3,0) do voxel avalia com um tamanho da grade de 97,6 nanômetro. Os nós que compor a estrutura são indicados com os octógonos. As coordenadas cartesianas tridimensionais de D da estrutura seguida foram usadas para calcular parâmetros geométricos, incluindo a curvatura média e a torsão média para cada neurite.

Um volume indicado com a caixa mais baixa em B é ampliado e seus dois neurites representativos são destacados, de que azul é tortuoso e daqui tem uma curvatura média alta, quando preto for um pouco recto e daqui tiver uma baixa curvatura média.

As setas indicam posições correspondentes no lote do beeswarm que mostra a distribuição da curvatura de todos os neurites nesta estrutura de S1A.

Kraepelin colocou a esquizofrenia em um capítulo em desordens metabólicas na quinta edição de seu Psychiatrie publicado em 1896.

Se a relação entre o esforço do carbonilo e a curvatura do neurite é observada nos estudos complementares futuros, nós podemos considerar os resultados acima mencionados como o primeiro exemplo que sugerimos uma unidade da doença de esquizofrenia como prevista primeiramente por Kraepelin, isto é, uma unidade da doença identificada com uma patologia (curvatura alta do neurite), sintoma (sintomas negativos), curso da doença (revelação crônica), e resultado (resistência do tratamento).

Source:
Journal reference:

Mizutani, R., et al. (2021) Structural diverseness of neurons between brain areas and between cases. Translational Psychiatry. doi.org/10.1038/s41398-020-01173-x.