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La nuova tecnica delucida l'architettura della fibra della materia bianca del cervello

Il cervello umano è un ronzio costante di attività, con le sue 86 miliardo cellule nervose (neuroni) che inviano i segnali elettrici da una regione del cervello ad un altro. I segnali viaggiano lungo le fibre della materia bianca, un labirinto delle fibre collegare collegare, infine provocante tutte le funzioni del cervello. Scoprire queste strade principali collegare collegare fra i neuroni è stato una sfida di lunga durata per la neuroscienza. I metodi attuali per la mappatura dei questi circuiti neurali al livello cellulare sono qualsiasi limitato agli studi sugli animali o richiedono la strumentazione altamente specializzata per dell'acquisizione dei dati ed elaborare.

Recentemente, un approccio novello per la mappatura e la visualizzazione delle queste fibre nervose è stato sviluppato dal professor Aviv Mezer ed il Dott. Roey Schurr, neuroscenziati all'università ebraica di Gerusalemme (HUJI) 'la s Edmond ed il giglio Safra concentra per le scienze di cervello (ELSC). Hanno utilizzato una tecnica che è stata intorno per quasi 140 anni, ma mai non sono state usate per studiare l'architettura della fibra della materia bianca del cervello. I loro risultati sono stati pubblicati oggi nella scienza prestigiosa del giornale.

I neuroni stessi lungamente sono stati studiati facendo uso della macchia che violacea di Nissl una macchia ha inventato dallo studente di medicina tedesco Franz Nissl nei 1880s. Il suo uso nella macchiatura dei neuroni ha rivoluzionato la nostra comprensione della corteccia - il livello grigio esterno del cervello. Tuttavia, il gruppo ebraico dell'università è il primo per usare le fette del cervello macchiate Nissl per rivelare le vie della fibra nella materia bianca.

La materia bianca del cervello pricipalmente si compone delle fibre nervose e di un gruppo di celle conosciute come il glia. Queste celle glial, fino a molto recentemente, in gran parte sono state trascurate e probabilmente riporti piuttosto poco importanti dello spazio nel cervello - in effetti il loro nome “glia„ viene dal greco antico, significante “la colla„. Quando Schurr ha unito il laboratorio di Mezer come studente di laurea, ha deciso di esaminare alcune maschere di Nissl ha macchiato il tessuto cerebrale.

“Era appena curiosità,„ ha richiamato Schurr, “i manuali sono pieni delle illustrazioni, ma ho voluto capire a che cosa la materia bianca del cervello realmente ha assomigliato.„ Con sorpresa di Schurr, ha notato che le celle glial hanno formato un reticolo di brevi righe. Inoltre, le righe glial sono sembrato allineare con le fibre nervose locali. “Abbiamo fatto una revisione bibliografica accurata ed abbiamo trovato un documento 1992 che già ha descritto questa organizzazione delle cellule glial,„ Schurr comune, “ma questo che trova non ha ricevuto l'attenzione che meritasse nel nostro campo.„

L'altra ricerca ha assunto la direzione di, ma recentemente Schurr ha ritornato all'osservazione che insolita aveva fatto. I ricercatori hanno rend contoere che usando gli strumenti di calcolo semplici dal campo di trattamento di immagine, potrebbero sfruttare l'organizzazione modellata delle cellule per scoprire l'architettura della bianco-materia.

Sono stato stupito quando in primo luogo abbiamo applicato questa tecnica ad una fetta Nissl-macchiata del cervello. Nelle immagini Nissl-macchiate, la materia bianca ha un aspetto omogeneo debole. L'applicazione degli alcuni strumenti di calcolo ha messo in evidenza improvvisamente una mappa variopinta che descrive l'architettura fine delle fibre della bianco-materia, che è stata nascosta là tutti avanti. Immediatamente la abbiamo riconosciuta come pezzo importante del puzzle che gli scienziati stanno cercando nello studio sulla materia bianca.„

Il professor Aviv Mezer, neuroscenziato, università ebraica di Gerusalemme

Questa tecnica, definita dai ricercatori ebraici dell'università come la Nissl-ST (“a tensore basato Nissl della struttura„), può applicarsi alla materia bianca in tutte le fette del cervello che hanno subito la macchiatura di Nissl. Poiché la macchiatura di Nissl è la macchia più comune utilizzata nella scienza di cervello, c'è molto di da trovare tutt'intorno il mondo, compreso i gruppi di dati digitalizzati e gli atlanti di open source delle fette macchiate ad alta definizione del cervello.

“L'applicazione di Nissl-ST,„ Mezer ha concluso, “ha grande potenziale per gli studi futuri sulla materia bianca nello sviluppo normale del cervello, nell'invecchiamento e negli stati patologici che pregiudicano la materia bianca, quali il neurodegeneration e la schizofrenia.„

Source:
Journal reference:

Schurr, R & Mezer, A.A., (2021) The glial framework reveals white-matter fiber architecture in human and primate brains. Science. doi.org/10.1126/science.abj7960.