Esclarecimiento de la materia blanca del cerebro: método novedoso revela detalles de las conexiones nerviosas en el cerebro

Imágenes Nissl ST: 1. Arriba a la izquierda: Resultados de ejecutar la técnica Nissel ST en un solo corte de un hemisferio humano. Podemos ver el mapa de orientación de las fibras nerviosas (la orientación está codificada por colores según el semicírculo de la derecha). 2. Arriba a la derecha: vista ampliada del mapa de orientación de las fibras nerviosas en el tracto de sustancia blanca conocido como cuerpo calloso. 3. Primera fila: imágenes teñidas con Nissl en diferentes lugares a lo largo del trayecto. Las filas gliales teñidas están orientadas de manera diferente en cada ubicación. 4. Fila inferior: Son estas orientaciones las que nuestro método recoge para recuperar la orientación de la fibra subyacente. Crédito: Roey Schurr/Universidad Hebrea

El cerebro humano es un zumbido constante de actividad, con sus 86 mil millones de células nerviosas (neuronas) que envían señales eléctricas de una región del cerebro a otra. Las señales viajan a lo largo de las fibras de la materia blanca, un laberinto de fibras parecidas a cables, que finalmente dan lugar a todas las funciones cerebrales. Descubrir estas autopistas similares a cables entre las neuronas ha sido un desafío de larga data para la neurociencia. Los métodos existentes para mapear este circuito neuronal a nivel celular se limitan a estudios con animales o requieren equipos altamente especializados para la adquisición y el procesamiento de datos.

Recientemente, el profesor Aviv Mezer y el Dr. Roey Schurr, neurocientíficos del Centro Edmond y Lily Safra de Ciencias del Cerebro (ELSC) de la Universidad Hebrea de Jerusalén (HUJI), desarrollaron un enfoque novedoso para mapear y visualizar estas fibras nerviosas. . Utilizaron una técnica que existe desde hace casi 140 años, pero que nunca se utilizó para estudiar la arquitectura de las fibras de la materia blanca del cerebro. Sus hallazgos se publicaron hoy en la prestigiosa revista Science.

Durante mucho tiempo se han estudiado las propias neuronas utilizando la tinción púrpura de Nissl, una tinción inventada por el estudiante de medicina alemán Franz Nissl en la década de 1880. Su uso para teñir neuronas ha revolucionado nuestra comprensión de la corteza, la capa gris exterior del cerebro. Sin embargo, el equipo de la Universidad Hebrea es el primero en usar cortes de cerebro teñidos con Nissl para revelar vías de fibra en la materia blanca.

La materia blanca del cerebro está compuesta principalmente de fibras nerviosas y un grupo de células conocidas como glía. Estas células gliales, hasta hace muy poco, fueron ignoradas en gran medida y se pensaba que eran rellenos de espacio sin importancia en el cerebro; de hecho, su nombre «glia» proviene del griego antiguo, que significa «pegamento». Cuando Schurr se unió al laboratorio de Mezer como estudiante de doctorado, decidió mirar algunas imágenes de tejido cerebral teñido con Nissl. «Era solo curiosidad», dijo Schurr. «Los libros de texto están llenos de ilustraciones, pero quería entender cómo era realmente la materia blanca del cerebro».

Para sorpresa de Schurr, notó que las células gliales formaban un patrón de filas cortas. Además, las filas gliales parecían alinearse con las fibras nerviosas locales. «Hicimos una revisión exhaustiva de la literatura y encontramos un artículo de 1992 que ya describía esta organización de células gliales», dijo Schurr, «pero este hallazgo no recibió la atención que merecía en nuestro campo».

Otra investigación tomó terminado, pero recientemente Schurr volvió a la observación inusual que había hecho. Los investigadores se dieron cuenta de que mediante el uso de herramientas computacionales simples del campo del procesamiento de imágenes, podían capitalizar la organización celular modelada para descubrir la arquitectura de la materia blanca. «Me sorprendió la primera vez que aplicamos esta técnica a una porción del cerebro teñida con Nissl», dijo el profesor Mezer. «En las imágenes teñidas con Nissl, la sustancia blanca tiene un aspecto homogéneo tenue. Al aplicar algunas herramientas computacionales, de repente apareció un mapa colorido que representaba la fina arquitectura de las fibras de sustancia blanca, que estuvo escondida allí todo el tiempo. Inmediatamente lo reconocimos como un importante pieza del rompecabezas que los científicos han estado buscando en el estudio de la materia blanca».

Esta técnica, denominada por los investigadores de la Universidad Hebrea como Nissl-ST («Tensor de estructura basado en Nissl»), puede aplicarse a la sustancia blanca en cualquier corte de cerebro que se haya sometido a la tinción de Nissl. Dado que la tinción de Nissl es la tinción más común utilizada en la ciencia del cerebro, se puede encontrar gran parte de ella en todo el mundo, incluidos conjuntos de datos digitalizados y atlas de código abierto de cortes de cerebro teñidos de alta resolución.

» La aplicación de Nissl-ST», concluyó Mezer, «tiene un gran potencial para futuros estudios de la materia blanca en el desarrollo normal del cerebro, el envejecimiento y los estados patológicos que afectan la materia blanca, como la neurodegeneración y la esquizofrenia».

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Cómo el aprendizaje de Braille cambia la estructura del cerebro con el tiempo Más información: Roey Schurr, El marco glial revela la arquitectura de fibra de materia blanca en cerebros humanos y de primates, Science (2021). DOI: 10.1126/ciencia.abj7960. www.science.org/doi/10.1126/science.abj7960 Información de la revista: Science

Proporcionado por la Universidad Hebrea de Jerusalén Cita: Esclarecimiento de la materia blanca del cerebro: Novela El método revela detalles de las conexiones nerviosas en el cerebro (2021, 7 de octubre) recuperado el 29 de agosto de 2022 de https://medicalxpress.com/news/2021-10-elucidating-brain-white-method-reveals.html Este documento está sujeto a derechos de autor. Aparte de cualquier trato justo con fines de estudio o investigación privados, ninguna parte puede reproducirse sin el permiso por escrito. El contenido se proporciona únicamente con fines informativos.