Herramienta mejorada para ayudar a comprender el cerebro, una sección a la vez
Crédito: Unsplash/CC0 Dominio público
En el cerebro, miles de millones de neuronas se conectan entre sí, intercambian información, almacenan recuerdos, reaccionan al peligro y más. Los científicos apenas han arañado la superficie del órgano más complejo, pero un nuevo dispositivo para recolectar automáticamente tejido para su análisis puede permitir una inmersión más rápida y profunda en el cerebro.
Su enfoque se publicó en IEEE/CAA Journal of Automatica Sinica.
«El objetivo final de este estudio es promover aún más la velocidad y la calidad de la reconstrucción 3D de las conexiones neuronales del cerebro», dijo el autor Long Cheng, profesor del State Key Laboratory of Management and Control for Complex Systems, Institute of Automation, Chinese Academy of Sciences.
Actualmente, los investigadores hacen cortes finos en serie de tejido cerebral biopsiado o de muestras de tejido animal más pequeñas que el ancho de un cabello humano usando una herramienta de corte llamada micrótomo. El tejido flota en el agua, de la cual los investigadores recolectan las secciones y las colocan en una oblea de silicio para obtener imágenes con un microscopio electrónico. Una vez que se toman las imágenes, se reconstruyen digitalmente en un modelo 3D.
«La recopilación manual de secciones del cerebro requiere que los operadores posean una alfabetización profesional muy alta, y también consume una cantidad considerable de tiempo y energía», Cheng dijo. «Una forma natural de superar esta limitación es emplear una técnica de automatización mediante un robot para mejorar la eficacia de la recolección».
Los investigadores desarrollaron una oblea circular de silicio que gira como parte del micrótomo. A medida que se cortan las secciones del cerebro, el movimiento de rotación mueve el agua para que las secciones se adhieran automáticamente a la oblea. El dispositivo, llamado ultramicrótomo automatizado de sustrato de silicio (ASUM), está controlado por un sistema automatizado que detecta las secciones del cerebro en la superficie del agua para mejorar la eficiencia de recolección, aumentando la cantidad de secciones que puede contener cada oblea.
«El ASUM propuesto puede reducir el requisito de habilidades de recolección del operador, y las intervenciones que el operador debe realizar son menos exigentes que usar los dispositivos de asistencia existentes», dijo Cheng. «También garantiza la calidad de las imágenes microscópicas electrónicas de secciones del cerebro sin engorrosas operaciones de procesamiento posterior».
Sin embargo, dijo Cheng, no es un sistema completamente automatizado, ya que el dispositivo no puede reemplazar automáticamente la oblea de silicio. . A continuación, los investigadores planean introducir un dispositivo de reemplazo automático de obleas de silicio que incorpora un sistema de control avanzado.
«Comprender la estructura de las conexiones neuronales en el cerebro es útil para explorar el mecanismo de trabajo del cerebro humano, por lo que como para promover el diagnóstico y tratamiento de enfermedades cerebrales y el desarrollo de sistemas de inteligencia similares al cerebro», dijo Cheng. «Nuestro objetivo final es probar si la calidad y la eficiencia de la reconstrucción de la red neuronal del cerebro pueden mejorarse mediante el dispositivo de recolección automática diseñado».
Explore más
GridTape: una plataforma de microscopía electrónica automatizada Más información: Long Cheng et al. Ultramicrótomo de sustrato de silicio automatizado para automatizar la recolección de secciones cerebrales en tomografía de matriz, IEEE/CAA Journal of Automatica Sinica (2021). DOI: 10.1109/JAS.2021.1003829 Proporcionado por la Asociación China de Automatización Cita: Herramienta mejorada para ayudar a comprender el cerebro, una sección a la vez (5 de marzo de 2021) consultado el 30 de agosto de 2022 en https:// medicalxpress.com/news/2021-03-tool-brain-section.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.