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La nueva técnica aclara la configuración de la fibra de la materia blanca del cerebro

El cerebro humano es un zumbido constante de la actividad, con sus 86 mil millones células nerviosas (neuronas) enviando señales eléctricas a partir de una región del cerebro a otra. Las señales viajan a lo largo de las fibras de la materia blanca, un laberinto alambre-como de fibras, dando lugar final a todas las funciones del cerebro. La destapadura de éstos alambre-como las carreteras entre las neuronas ha sido un prolongado reto para la neurología. Los métodos existentes para correlacionar este conjunto de circuitos de los nervios en el nivel celular son cualquier limitados a los estudios animales o requieren el equipo sumamente especializado para de adquisición de datos y tramitar.

Recientemente, un nuevo enfoque para correlacionar y visualizar estas fibras de nervio fue desarrollado por profesor Aviv Mezer y el Dr. Roey Schurr, neurólogos en la universidad hebrea de Jerusalén (HUJI) 's Edmundo y lirio Safra centra para las ciencias de cerebro (ELSC). Utilizaron una técnica que ha estado alrededor por casi 140 años, pero nunca fueron utilizadas para estudiar la configuración de la fibra de la materia blanca del cerebro. Sus conclusión fueron publicadas hoy en la ciencia prestigiosa del gorrón.

Las neuronas ellos mismos se han estudiado de largo usando la mancha de óxido purpurina de Nissl que una mancha de óxido inventó por el estudiante de medicina alemán Francisco Nissl en los 1880s. Su uso en la coloración de las neuronas ha revolucionado nuestra comprensión de la corteza - la capa gris exterior del cerebro. Sin embargo, las personas hebreas de la universidad son las primeras para utilizar rebanadas manchadas Nissl del cerebro para revelar caminos de la fibra en la materia blanca.

La materia blanca del cerebro se compone principal de fibras de nervio y de un grupo de células conocidas como glia. Estas células glial, hasta muy recientemente, fueron ignoradas en gran parte y probablemente los rellenadores bastante poco importantes del espacio en el cerebro - de hecho su nombre “glia” viene del griego clásico, significando el “pegamento”. Cuando Schurr ensambló el laboratorio de Mezer como estudiante doctoral, él decidía observar algunos retratos de Nissl manchó el tejido cerebral.

“Era apenas curiosidad,” revocó Schurr, los “libros de texto son completos de ejemplos, pero quise entender lo que parecía la materia blanca del cerebro real.” A la sorpresa de Schurr, él notó que las células glial formaron una configuración de filas cortas. Por otra parte, las filas glial parecían alinear con las fibras de nervio locales. “Hicimos una revista de literatura completa y encontramos un papel 1992 que describió ya esta organización de la célula glial,” Schurr compartido, “pero éste que encontraba no recibió la atención que mereció en nuestro campo.”

La otra investigación asumió el control, pero Schurr volvió recientemente a la observación inusual que él había hecho. Los investigadores realizaron que usando las herramientas de cómputo simples del campo del tratamiento de la imagen, podrían capitalizar en la organización modelada de la célula para destapar la configuración de la blanco-materia.

Me sorprendieron cuando primero aplicamos esta técnica a una rebanada Nissl-manchada del cerebro. En imágenes Nissl-manchadas, la materia blanca tiene un aspecto homogéneo débil. La aplicación de algunas herramientas de cómputo puso en evidencia repentinamente un mapa colorido que representaba la configuración fina de las fibras de la blanco-materia, que fue ocultada allí a lo lardo de. La reconocimos inmediatamente como pieza del rompecabezas importante que los científicos han estado explorando para en el estudio de la materia blanca.”

Profesor Aviv Mezer, neurólogo, universidad hebrea de Jerusalén

Esta técnica, llamada por los investigadores hebreos de la universidad como el Nissl-ST (“tensor Nissl-basado de la estructura”), se puede aplicar a la materia blanca en cualquier rebanada del cerebro que haya experimentado la coloración de Nissl. Puesto que la coloración de Nissl es la mancha de óxido más común usada en ciencia de cerebro, hay mucho de él que se encontrará todos en todo el mundo, incluyendo grupos de datos digitales y atlas de fuente abierta de las rebanadas manchadas de alta resolución del cerebro.

“El uso del Nissl-ST,” Mezer concluyó, “tiene gran potencial para los estudios futuros de la materia blanca en el revelado normal del cerebro, el envejecimiento y los estados patológicos que afectan a la materia blanca, tal como neurodegeneration y 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.