Imagens de novas técnicas incríveis Alzheimer As mudanças no cérebro de todos os níveis, de uma só vez: WebCuriosos
Os pesquisadores não precisarão mais escolher entre o estudo de um único cérebro humano como uma colcha de retalhos de imagens fragmentadas ou uma visão pixelizada e distante de grandes estruturas.
Uma nova plataforma de imagem desenvolvida por uma equipe dos EUA combina perfeitamente os detalhes mais finos das células cerebrais, suas conexões e conteúdos, com mapas em todo o cérebro de redes inteiras de neurônios que sustentam a arquitetura geral do cérebro.
Esses elementos da biologia do cérebro existem em escalas muito diferentes, do lacunas de sinapses do tamanho de nanômetros para regiões cerebrais de centímetros de comprimento, que até agora exigiram várias amostras de vários cérebros para analisar o uso de várias tecnologias em diferentes plataformas.
Em seu primeiro uso demonstrado no tecido humano, imaginando dois cérebros inteiros, a plataforma revelou mudanças distintas no cérebro de uma pessoa com a doença de Alzheimer.
A nova plataforma inclui três elementos centrais para cortar, processar e, em seguida, imagens de tecidos cerebrais com “resolução e velocidade sem precedentes”, De acordo com a pesquisa Equipe que o desenvolveu, liderada por Kwanghun Chung, um engenheiro químico do Instituto de Tecnologia de Massachusetts (MIT).
Primeiro, um dispositivo inovador corta o tecido cerebral em seções. Ele usa vibrações cuidadosamente sintonizadas para evitar abrasão, separando as células de maneira limpa como fatias incrivelmente finas sem deslocar suas conexões.
Em seguida, uma técnica química transforma reversivelmente essas seções de tecido em um tecido elástico e expansível, hydrogel maduro para marcação de anticorpos e imagem de alta resolução de proteínas e outras coisas internas.
Finalmente, uma ferramenta computacional 'costura' os tecidos fatiados novamente e mapeia as conexões entre células individuais. Esses 'projetos' de células cerebrais únicas podem ser integradas com perfis que capturam as moléculas expressas em cada célula.
“Precisamos ver todos esses diferentes componentes funcionais – células, sua morfologia e conectividade, arquiteturas subcelulares e suas conexões sinápticas individuais – idealmente no mesmo cérebro” para poder comparar cérebros inteiros e encontrar diferenças individuais, diz Chung.
“Este pipeline de tecnologia realmente nos permite extrair todos esses recursos importantes do mesmo cérebro de maneira totalmente integrada”.
O tecido que virou hidrogel infla suavemente seções de tecido para que possam ser fotografadas claramente; e uma bomba infunde constantemente os tecidos com corantes fluorescentes para produzir manchas consistentes em órgãos inteiros.
Em uma exibição estonteante das capacidades de imagem da plataforma, os pesquisadores fornecem exemplos em que rotularam um hemisfério cerebral inteiro e depois diminuíram o zoom para tirar um instantâneo de circuitos celulares, seguidos por células únicas e suas conexões em junções chamadas sinapses.
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Quanto à forma como a plataforma reconstrói essas conexões em várias seções de tecido, a ferramenta de computador possui um algoritmo que corresponde aos vasos sanguíneos que saem de uma camada e inserindo a adjacente e traça as extensões dos neurônios vizinhos, chamados axônios.
Juntando tudo, os pesquisadores fotografaram todo o cérebro de dois doadores generosos, um com a doença de Alzheimer e um sem.
Eles descobriram as características patológicas usuais de Alzheimer, incluindo o acúmulo de placas amilóides e emaranhados de tau e as células cerebrais murchas, mas suas imagens também capturaram algumas diferenças mais finas.
Os axônios das células cerebrais no paciente de Alzheimer estavam inchados. As células cerebrais em regiões carregadas de proteínas tau e amilóides também perderam sua cobertura protetora de mielina e retiradas de seus vizinhos.
Isso “suporta estudos de neuroimagem que sugerem danos graves à conectividade do córtex orbitofrontal nos estágios finais da doença de Alzheimer”, a equipe escreve em seu artigo.
No entanto, esta galeria representa apenas um instantâneo no tempo de apenas dois cérebros.
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Ultimamente, os cientistas produziram algumas imagens notavelmente detalhadas do cérebro humano, ampliando um milímetro cúbico de tecido cerebral-um esforço de uma década que acabou produzindo 1,4 petabytes de dados.
Imaginar como o cérebro muda à medida que degenera lentamente em doenças como a de Alzheimer é uma tarefa um pouco mais difícil, porque os pesquisadores geralmente estão trabalhando com tecidos cerebrais post mortem doados no final da vida de alguém ou dependendo de varreduras tradicionais de cérebro inteiro, como ressonância magnética, esperando detectar as mudanças antes.
Também não está claro como a plataforma pode se adaptar aos avanços nas imagens cerebrais que estão se desenrolando rapidamente, mas a equipe está otimista de que seu sistema ajudará a estimular o desenvolvimento de novas terapias e maximizar a quantidade de informações extraídas de valiosos tecidos doadores.
“Este oleoduto nos permite ter acesso quase ilimitado ao tecido”, Chung diz. “Sempre podemos voltar e olhar para algo novo.”
O estudo foi publicado em Ciência.
