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A técnica nova explica a arquitetura da fibra da matéria branca do cérebro

O cérebro humano é um zumbido constante da actividade, com suas 86 bilhão pilhas de nervo (neurônios) que enviam sinais elétricos de uma região do cérebro a outra. Os sinais viajam ao longo das fibras da matéria branca, um labirinto fio-como de fibras, causando finalmente todas as funções do cérebro. Descobrir estes fio-como estradas entre os neurônios foi um desafio de longa data para a neurociência. Os métodos existentes para traçar estes circuitos neurais a nível celular são um ou outro limitados aos estudos animais ou exigem o equipamento altamente especializado por aquisição de dados e processando.

Recentemente, uma aproximação nova para traçar e visualizar estas fibras de nervo foi desenvolvida pelo professor Aviv Mezer e o Dr. Roey Schurr, neurocientistas na universidade hebréia do Jerusalém (HUJI) 's Edmond e lírio Safra centra-se para as ciências de cérebro (ELSC). Utilizaram uma técnica que estivesse ao redor por quase 140 anos, mas foram usados nunca para estudar a arquitetura da fibra da matéria branca do cérebro. Seus resultados foram publicados hoje na ciência prestigiosa do jornal.

Os neurônios eles mesmos têm sido estudados por muito tempo usando a mancha que arroxeado de Nissl uma mancha inventou pela estudante de Medicina alemão Franz Nissl nos 1880s. Seu uso em manchar os neurônios revolucionou nossa compreensão do córtice - a camada cinzenta exterior do cérebro. Contudo, a equipe hebréia da universidade é a primeira para usar fatias manchadas Nissl do cérebro para revelar caminhos da fibra na matéria branca.

A matéria branca do cérebro é compo principalmente de fibras de nervo e de um grupo de pilhas conhecidas como o glia. Estas pilhas glial, até muito recentemente, foraas pela maior parte e provavelmente enchimentos um pouco sem importância do espaço no cérebro - de facto seu nome “glia” vindo do grego clássico, significando a “colagem”. Quando Schurr se juntou ao laboratório de Mezer como um estudante doutoral, decidiu olhar algumas imagens de Nissl manchou o tecido de cérebro.

“Era apenas curiosidade,” recordou Schurr, os “livros de texto estão completos das ilustrações, mas eu quis compreender o que a matéria branca do cérebro olhou realmente como.” À surpresa de Schurr, observou que as pilhas glial formaram um teste padrão de fileiras curtos. Além disso, as fileiras glial pareceram alinhar com as fibras de nervo locais. “Nós fizemos uma revisão de literatura completa e encontramos um papel 1992 que já descrevesse esta organização da pilha glial,” Schurr compartilhado, “mas este que encontra não recebeu a atenção que mereceu em nosso campo.”

A outra pesquisa tomou sobre, mas recentemente Schurr retornou à observação que incomum tinha feito. Os pesquisadores realizaram que usando ferramentas computacionais simples do campo do processamento de imagem, poderiam capitalizar na organização modelada da pilha para descobrir a arquitetura da branco-matéria.

Eu fui surpreendido quando nós aplicamos primeiramente esta técnica a uma fatia Nissl-manchada do cérebro. Em imagens Nissl-manchadas, a matéria branca tem uma aparência homogênea fraca. Aplicar algumas ferramentas computacionais trouxe de repente para fora um mapa colorido que descreve a arquitetura fina de fibras da branco-matéria, que foi escondida lá durante todo o tempo. Nós reconhecemo-la imediatamente como uma parte importante do enigma que os cientistas têm procurarado no estudo da matéria branca.”

Professor Aviv Mezer, neurocientista, universidade hebréia do Jerusalém

Esta técnica, denominada pelos pesquisadores hebreus da universidade como o Nissl-ST (“Tensor Nissl-baseado da estrutura”), pode ser aplicada à matéria branca em todas as fatias do cérebro que se submeterem à mancha de Nissl. Desde que a mancha de Nissl é a mancha a mais comum usada na ciência de cérebro, há muita dele a ser encontrado em todo o mundo tudo, incluindo conjunto de dados digitados e atlas do open source de fatias manchadas alta resolução do cérebro.

“A aplicação do Nissl-ST,” Mezer concluiu, “tem o grande potencial para os estudos futuros da matéria branca na revelação normal do cérebro, no envelhecimento e nos estados patológicos que afectam a matéria branca, tal como o neurodegeneration e a esquizofrenia.”

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.