El cerebro humano con detalles exquisitos
Microtomo cortando un cerebro humanoAMUNTS, ZILLES, EVANS, ET AL.Los investigadores han teñido, tomado imágenes, alineado y reconstruido digitalmente miles de cortes ultradelgados de un cerebro humano para obtener la el modelo en 3D de más alta resolución del órgano jamás creado, según un artículo publicado en línea hoy (20 de junio) en Science.
“Es’un tour-de -fuerza y una cantidad monumental de trabajo” dijo Arthur Toga, director del Laboratorio de Neuroimagen de la Universidad de California, Los Ángeles, que no participó en el trabajo. «Permite la observación hasta el nivel de la citoarquitectura de una manera integral, algo que en realidad no se ha hecho antes». él dijo. «Eso es enormemente valioso».
Un atlas anterior del cerebro en 3D ideado por Korbian Brodmann a principios del siglo XX, y que todavía se usa hoy en día, proporciona solo una identificación aproximada de distintos elementos arquitectónicos. áreas de la corteza cerebral, mientras que modelos más recientes basados en…
El nuevo modelo 3D de Amunts y colegas, que estará disponible gratuitamente para el público, se basó en el cerebro de un 65 Mujer de 3 años sin antecedentes médicos de enfermedad neurológica o psíquica. El cerebro se incrustó en parafina, luego se solidificó en un bloque y se cortó en 7.404 rebanadas, cada una de 20 m de espesor, usando una máquina conocida como microtomo.
La mayoría de las rebanadas estaban arrugadas por la cuchilla de los microtomos y muchas incluso fueron dañados. Sabiendo que esto era probable, el equipo tomó la precaución de realizar una resonancia magnética inicial del cerebro antes de la inclusión en parafina para crear una referencia espacial 3D de baja resolución sin distorsiones. Después de enderezar, montar y teñir cuidadosamente cada corte para revelar las células componentes, los cortes se escanearon a alta resolución y cada imagen se alineó con el modelo de referencia de resonancia magnética 3D.
Una vez que se completó cada una de las alineaciones , la pila completa de imágenes se reconstruyó en una imagen 3D que contenía 1 terabyte de datos. Todo el proyecto no habría sido factible sin los recientes avances en análisis de imágenes y potencia informática, dijo Amunts. Aun así, llevó casi un año escanear y digitalizar todos los cortes, y otros 4 años alinear cada una de las imágenes, corrigiendo artefactos y distorsiones, para hacer la reconstrucción 3D. Hubo una atención casi artística al detalle en la preparación del tejido y cómo se alineó, dijo Toga.
El atlas 3D resultante tiene una resolución de 20 mx 20 mx 20 m, lo que hace que los cuerpos celulares y los locales arquitectura celular claramente visible. No tiene precedentes, dijo Nora Volkow, directora del Instituto Nacional de Abuso de Drogas en Bethesda, Maryland. Nunca antes habíamos tenido un modelo con esta resolución.
Amunts planea usar el modelo para estudiar cambios en la densidad y morfología celular en toda la corteza y para determinar los límites citológicos entre diferentes áreas corticales, refinando así la áreas descritas en el modelo de Brodmann. En sí mismo, para los investigadores en anatomía, este [modelo] es una mina de oro, dijo Volkow.
BigBrain también actuará como un mapa de referencia detallado para otras áreas de la neurociencia, agregó. Una de las cosas que me interesan es, si veo un patrón [de actividad neuronal] en un área cortical particular, ¿cómo son las células subyacentes en esa área? ¿Son homogéneos, heterogéneos? Ahora podría ir a este mapa histológico para averiguarlo. No hay otra manera de ver eso ahora mismo.
Lo mismo podría hacerse con otro tipo de información, dijo Amunts. Suponemos que este cerebro de referencia se utilizará para integrar datos, por ejemplo, de la neurociencia celular, del análisis de patrones de distribución de receptores, así como datos sobre la actividad fisiológica del cerebro. . . . Todos estos datos pueden integrarse, por primera vez, en un espacio de referencia común.
K. Amunts et al., «BigBrain: un modelo de cerebro humano en 3D de ultra alta resolución», Science, 340: 1472-1475, 2013.
¿Interesado en leer más?
El científico ARCHIVOS
Conviértase en miembro de
Reciba acceso completo a más de 35 años de archivos, así como a TS Digest, ediciones digitales de The Scientist, artículos destacados y mucho más. Únase para gratis hoy¿Ya eres miembro?Iniciar sesión aquí