Išsamus 3D žmogaus smegenų atlasas

Naujas išteklius leis mokslininkams tyrinėti vienos smegenų anatomiją trimis dimensijomis daug detaliau nei anksčiau – tai galimybė, kurios kūrėjai tikisi, padės nustatyti žmonių smegenų veiklą. Išteklius, pavadintas BigBrain, buvo sukurtas kaip Europos dalis Žmogaus smegenų projektas ir yra laisvai prieinama internete mokslininkams naudoti.

Ryšių kūrimas: Šio 3-D neurono modelio iškyšos yra priešsinapsiniai terminalai – taškai, kuriuose ląstelė sudarys ryšius su kitais neuronais.

„BigBrain“ tyrėjai, vadovaujami Katrin Amunts iš Jülich tyrimų centro ir Diuseldorfo Heinricho Heine universiteto Vokietijoje, naudodami magnetinio rezonanso tomografiją nufotografavo sveikos mirusios 65 metų moters smegenis, tada įdėjo smegenis į parafino vašką ir supjaustė. į 7400 griežinėlių, kurių kiekviena yra vos 20 mikrometrų storio. Kiekvienas pjūvis buvo sumontuotas ant skaidrės ir skaitmeniniu būdu vaizduojamas naudojant plokščią skaitytuvą.

Alanas Evansas , Monrealio neurologijos instituto McGill universitete Monrealyje, Kanadoje, profesorius ir vyresnysis straipsnio, kuriame pateikiami rezultatai žurnale, autorius. Mokslas , sako, kad tada jo komanda priėmė techninį iššūkį ir bandė sujungti 7500 Saran įvyniojimo lapų į trimatį objektą naudojant skaitmeninį vaizdo apdorojimą. Daugelyje gabalų buvo nedideli įtrūkimai, įplyšimai ir iškraipymai, todėl komanda rankiniu būdu redagavo vaizdus, ​​kad pašalintų pagrindinius pažeidimo požymius, o tada naudojo automatinę programą smulkiems pataisymams. Vadovaudamiesi anksčiau padarytais MRT vaizdais ir santykiais tarp gretimų sekcijų, jie sulygiavo sekcijas, kad sukurtų ištisinį 3D objektą, vaizduojantį apie terabaitą duomenų.

Supjaustyta: Tyrėjai naudojo įrankį, vadinamą mikrotomu, kad supjaustytų smegenis 20 mikrometrų storio griežinėliais.

Evansas teigia, kad esamus trimačius žmogaus smegenų anatomijos atlasus paprastai riboja MRT vaizdų skiriamoji geba – maždaug milimetru. „BigBrain“ atlasas, priešingai, leidžia priartinti iki maždaug 20 mikrometrų kiekvieno matmens. To nepakanka norint išanalizuoti atskiras smegenų ląsteles, tačiau tai leidžia atskirti, kaip ląstelių sluoksniai yra išdėstyti smegenyse.

Joshua Sanesas, Harvardo universiteto neuromokslininkas teigia, kad projektas yra vienas žingsnis siekiant įgyvendinti neurologų siekį pažvelgti į žmogaus smegenis su tokia ląstelių skiriamąja geba [su kuria] galime žiūrėti į pelių ar musių smegenis. Tačiau nors atlasas yra techninis pasiekimas, suteikiantis precedento neturintį vaizdą apie visą smegenų anatomiją, jis negali atsakyti į klausimus apie smegenų veiklą ar funkciją arba apie smegenų ląstelių ryšius. Atlasas taip pat vaizduoja tik vieną smegenis, todėl nefiksuoja smegenų kintamumo.

Tačiau Evansas sako, kad tai gali būti svarbus šaltinis būsimiems tyrimams. Pasak jo, vienas iš didesnių kelių smegenų iniciatyvų visame pasaulyje, įskaitant Europos projektą ir besikuriančią BRAIN iniciatyvą JAV (žr. Smegenų veiklos žemėlapį), tikslų yra integruoti įvairius duomenis apie smegenų struktūrą ir funkciją ir sukurti. kompiuteriniai smegenų modeliai, skirti tirti tokius procesus kaip vaikystės vystymasis ar neurologinės ligos. Evansas teigia, kad toks darbas priklauso nuo aiškaus smegenų anatomijos vaizdo, kaip atskaitos taško, o BigBrain gali būti platforma, kurioje galima susieti kitą informaciją. Tai motininis laivas, sako jis.

Tyrėjai planuoja vadovauti tyrimams, integruojant BigBrain su kitų rūšių duomenimis, tiriant tokius klausimus kaip genų ekspresija ir kaip neurotransmiteriai pasiskirsto smegenyse. Jie tikisi pakartoti šį darbą kitose smegenyse, kad pradėtų žiūrėti, kaip skiriasi jų struktūros.

paslėpti