Detecci\u00f3n computacional de un \u00e1rbol jer\u00e1rquico de organizaci\u00f3n de neuritas en el neuropilo de C. elegans. Cr\u00e9dito: Mark Moyle et al, Nature 2021. <\/p>\n
Comprender c\u00f3mo funciona el cerebro es un objetivo primordial de la ciencia m\u00e9dica. Pero con sus miles de millones de neuronas estrechamente empaquetadas y entremezcladas, el cerebro humano es abrumadoramente dif\u00edcil de visualizar y mapear, lo que puede proporcionar el camino hacia terapias para trastornos intratables durante mucho tiempo. <\/p>\n
En un importante avance que se publicar\u00e1 la pr\u00f3xima semana en Nature, los cient\u00edficos informan por primera vez sobre la estructura de un tipo fundamental de organizaci\u00f3n tisular en el cerebro, llamado neuropilo, as\u00ed como las v\u00edas de desarrollo que conducen al ensamblaje del neuropilo en el gusano redondo C. elegante. Este estudio multidisciplinario fue una colaboraci\u00f3n entre cinco laboratorios, incluidos cient\u00edficos del Laboratorio de Biolog\u00eda Marina (MBL), Woods Hole, que acogi\u00f3 gran parte de la colaboraci\u00f3n.<\/p>\n
\u00abNeuropil es una organizaci\u00f3n a nivel de tejido que se observa en muchos tipos de cerebros, desde gusanos hasta humanos\u00bb, dice el autor principal y miembro del MBL, Daniel Coln-Ramos, de la Facultad de Medicina de Yale. \u00abCuando las cosas est\u00e1n tan conservadas en la naturaleza, son importantes\u00bb.<\/p>\n
\u00abPero tratar de comprender la estructura y la funci\u00f3n del neuropilo es un gran desaf\u00edo. Es como mirar un taz\u00f3n de espagueti\u00bb, dice Coln-Ramos. \u00abCientos de neuronas est\u00e1n una encima de la otra, toc\u00e1ndose, haciendo miles de elecciones mientras se entremezclan a trav\u00e9s de diferentes secciones del cerebro del animal. \u00bfC\u00f3mo puedes describir la organizaci\u00f3n del neuropilo de una manera que sea comprensible? Esa es una de las contribuciones de este papel\u00bb.<\/p>\n
Los autores se centraron en el neuropilo del anillo nervioso de C. elegans, un conjunto enredado de 181 neuronas que sirve como unidad central de procesamiento del gusano. A trav\u00e9s de una combinaci\u00f3n innovadora de an\u00e1lisis de redes y estrategias de im\u00e1genes, revelaron que el anillo nervioso est\u00e1 organizado en cuatro capas o estratos. Estos estratos, mostraron, contienen distintos dominios para procesar informaci\u00f3n sensorial y comportamientos motores. Pudieron mapear los \u00f3rganos sensoriales y los cuadrantes musculares del gusano en los estratos relevantes.<\/p>\n
El equipo tambi\u00e9n descubri\u00f3 neuronas \u00fanicas que integran informaci\u00f3n a trav\u00e9s de los estratos y construyen una especie de \u00abjaula\u00bb alrededor de las capas. Finalmente, mostraron c\u00f3mo emerge la estructura en capas del neuropilo en el embri\u00f3n de gusano en desarrollo, utilizando microscop\u00eda de hoja de luz de alta resoluci\u00f3n desarrollada por el miembro de MBL Hari Shroff del Instituto Nacional de Im\u00e1genes Biom\u00e9dicas y Bioingenier\u00eda, y el investigador de MBL Abhishek Kumar.<\/p>\n
\u00abEste es un cambio de paradigma en el que combinamos dos campos, la biolog\u00eda computacional y la biolog\u00eda del desarrollo, que no suelen ir de la mano\u00bb, dice el primer autor Mark Moyle, cient\u00edfico investigador asociado en neurociencia en la Facultad de Medicina de Yale. \u00abDemostramos que mediante el uso de enfoques computacionales, pod\u00edamos comprender la estructura del neuropilo, y luego pod\u00edamos usar ese conocimiento para identificar los procesos de desarrollo que conducen al ensamblaje correcto de esa estructura\u00bb.<\/p>\n
Este enfoque puede servir como un modelo para comprender la organizaci\u00f3n del neuropilo en otros cerebros animales, afirman los autores.<\/p>\n
Reconstrucci\u00f3n volum\u00e9trica del neuropilo L4 C. elegans (de secciones en serie EM) con neuronas de los cuatro estratos resaltados (S1-Rojo, S2-P\u00farpura, S3-Azul, S4-Verde). Cr\u00e9dito: Mark Moyle et al., Nature, 2021. <\/p>\n
De edificios a distritos a la ciudad de Nueva York<\/p>\n
C. elegans tiene el sistema nervioso mejor entendido de todos los animales. Hace m\u00e1s de 30 a\u00f1os, John White, Sydney Brenner y sus colegas publicaron el \u00abconectoma\u00bb del gusano, un diagrama de cableado de sus 302 neuronas y las aproximadamente 7000 conexiones sin\u00e1pticas entre ellas. Desde ese estudio pionero, casi todas las neuronas en C. elegans han sido caracterizadas: su forma, categor\u00eda funcional, los circuitos neuronales en los que participa y su linaje de c\u00e9lulas de desarrollo.<\/p>\n
Lo que faltaba, sin embargo, era un imagen de c\u00f3mo estas c\u00e9lulas y circuitos se integran en el espacio y con el tiempo.<\/p>\n
Coln-Ramos y su equipo analizaron datos publicados sobre todos los contactos de membrana entre las 181 neuronas en el anillo nervioso. Luego aplicaron nuevos an\u00e1lisis de red para agrupar celdas en \u00abvecindarios\u00bb en funci\u00f3n de sus perfiles de contacto, algo similar en principio a los algoritmos que usa Facebook para sugerir amigos en funci\u00f3n de los contactos comunes de las personas. Esto revel\u00f3 la estructura en capas del neuropilo y permiti\u00f3 al equipo comprender las interacciones c\u00e9lula-c\u00e9lula en el contexto de los circuitos funcionales y los circuitos funcionales en el contexto de la estructura del neuropilo de orden superior (ver video 1).<\/p>\n
\u00abTodos de repente, cuando ves la arquitectura, te das cuenta de que todo este conocimiento que hab\u00eda sobre los comportamientos de los animales tiene un hogar en la estructura del cerebro\u00bb, dice Coln-Ramos.<\/p>\n
\u00abPor analog\u00eda , en lugar de solo conocer el East Side de Nueva York y el West Side, Brooklyn y Queens, de repente ves c\u00f3mo encaja la ciudad y entiendes las relaciones entre los barrios\u00bb.<\/p>\n
\u00abAs\u00ed que ahora pudimos ver, ‘OK, esta es la raz\u00f3n por la que estos comportamientos son como reflejos, porque son circuitos directos que van a los m\u00fasculos. Y as\u00ed es como se integran con otras partes del programa motor’. Tener la estructura le permite generar nuevos modelos sobre c\u00f3mo se procesa y distribuye la informaci\u00f3n para generar comportamientos\u00bb, dice Coln-Ramos.<\/p>\n
Lapso de tiempo de la din\u00e1mica de crecimiento del anillo nervioso de C. elegans seguido de un Rotaci\u00f3n 3D del \u00faltimo punto de tiempo para resaltar el neuropilo, que es la estructura de anillo brillante en la parte anterior del embri\u00f3n (arriba). El embri\u00f3n se contrae durante el desarrollo posterior. La intensidad del neuropilo aumenta con el tiempo, probablemente debido a un aumento en el n\u00famero de neuronas que ingresan al neuropilo. Las im\u00e1genes son proyecciones diSPIM de m\u00e1xima intensidad desconvolucionadas. Cr\u00e9dito: Mark Moyle et al, Nature, 2021 <\/p>\n
Reconstrucci\u00f3n del nacimiento y desarrollo del anillo nervioso<\/p>\n
El cerebro es un producto del desarrollo, que comienza con una divisi\u00f3n celular embrionaria y termina con un \u00f3rgano completo. \u00abUn orden emerge a trav\u00e9s del tiempo. As\u00ed que nuestra siguiente pregunta fue, \u00bfc\u00f3mo se puede instruir la formaci\u00f3n de una estructura en capas? \u00bfC\u00f3mo todas estas decisiones ocurren simult\u00e1neamente en cientos de c\u00e9lulas, pero dan como resultado capas organizadas? \u00bfC\u00f3mo se coordinan las decisiones a trav\u00e9s del tiempo y \u00bfespacio?\u00bb Coln-Ramos dice.<\/p>\n
\u00abLas estructuras en capas son una unidad fundamental de la organizaci\u00f3n del cerebro: la retina es una capa y la corteza es una capa. Si pudi\u00e9ramos entenderlo para el gusano, nos permitir\u00eda crear modelos eso podr\u00eda ayudarnos a comprender el desarrollo de capas en otros \u00f3rganos vertebrados, como el ojo\u00bb, dice Coln-Ramos.<\/p>\n
Esta parte de la investigaci\u00f3n comenz\u00f3 en 2014 cuando Coln-Ramos y Moyle comenzaron a colaborar con los desarrolladores de microscopios. Shroff y Kumar en la MBL. \u00abComenzamos construyendo un microscopio (el diSPIM) que nos permit\u00eda observar el embri\u00f3n con mejor resoluci\u00f3n espacial y temporal que las herramientas de la \u00e9poca\u00bb, dice Shroff.<\/p>\n
Luego identificaron cada c\u00e9lula en el C elegans utilizando enfoques de linaje desarrollados por el coautor Zhirong Bao del Instituto Sloan Kettering (estos hallazgos est\u00e1n catalogados en WormGUIDES.org). \u00abEste fue un proceso doloroso, pero muy importante\u00bb, dice Shroff.<\/p>\n
Despu\u00e9s de a\u00f1os de compartir un laboratorio en el MBL, numerosos ajustes al sistema diSPIM, integraciones con otra tecnolog\u00eda de importancia cr\u00edtica y mucho de frustraci\u00f3n, los colaboradores lograron resolver la secuencia de desarrollo del neuropilo de C. elegans y revelar los principios que gu\u00edan su organizaci\u00f3n estratificada (ver video 2).<\/p>\n
\u00abEsto hubiera sido imposible sin el largo plazo, im\u00e1genes suaves del diSPIM\u00bb, dice Coln-Ramos. \u00abDurante el desarrollo de la tecnolog\u00eda, muchos cambios parec\u00edan graduales, pero de hecho fueron muy \u00fatiles, permiti\u00e9ndonos hacer algo que no pod\u00edamos hacer antes. A menudo, los cambios que necesit\u00e1bamos se encontraban entre dos disciplinas con diferentes vocabularios, y requer\u00edan un trabajo prolongado, centrado y exhaustivo. conversaciones para identificarlos. Eso es lo que permiti\u00f3 nuestra colaboraci\u00f3n en el MBL\u00bb. <\/p>\n
Explore m\u00e1s<\/p>\n
\u00bfPuede un min\u00fasculo gusano tener el secreto para revertir gen\u00e9ticamente el da\u00f1o cerebral? M\u00e1s informaci\u00f3n:<\/strong> Principios estructurales y de desarrollo del ensamblaje del neuropilo en C. elegans, Nature (2021). DOI: 10.1038\/s41586-020-03169-5 , dx.doi.org\/10.1038\/s41586-020-03169-5 Informaci\u00f3n del diario:<\/strong> Nature <\/p>\n Proporcionado por Marine Biological Laboratory Cita<\/strong>: Construyendo un cerebro: un estudio pionero revela los principios de la estructura del tejido cerebral, ensamblaje (24 de febrero de 2021) recuperado el 30 de agosto de 2022 de https:\/\/medicalxpress.com\/news\/2021-02-scientists-capture-choreography -brain.html Este documento est\u00e1 sujeto a derechos de autor. Aparte de cualquier trato justo con fines de estudio o investigaci\u00f3n privados, ninguna parte puede reproducirse sin el permiso por escrito. El contenido se proporciona \u00fanicamente con fines informativos.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":" Detecci\u00f3n computacional de un \u00e1rbol jer\u00e1rquico de organizaci\u00f3n de neuritas en el neuropilo de C. elegans. Cr\u00e9dito: Mark Moyle et al, Nature 2021. Comprender c\u00f3mo funciona el cerebro es un objetivo primordial de la ciencia m\u00e9dica. Pero con sus miles de millones de neuronas estrechamente empaquetadas y entremezcladas, el cerebro humano es abrumadoramente dif\u00edcil de … Continuar leyendo \u00abConstrucci\u00f3n de un cerebro: un estudio pionero revela los principios de la estructura del tejido cerebral, ensamblaje\u00bb<\/span><\/a><\/p>\n","protected":false},"author":1,"featured_media":0,"comment_status":"","ping_status":"","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"footnotes":""},"categories":[1],"tags":[],"class_list":["post-14732","post","type-post","status-publish","format-standard","hentry","category-general"],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/www.biblia.work\/articulos-salud\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/14732","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/www.biblia.work\/articulos-salud\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/www.biblia.work\/articulos-salud\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.biblia.work\/articulos-salud\/wp-json\/wp\/v2\/users\/1"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.biblia.work\/articulos-salud\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=14732"}],"version-history":[{"count":0,"href":"https:\/\/www.biblia.work\/articulos-salud\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/14732\/revisions"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/www.biblia.work\/articulos-salud\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=14732"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.biblia.work\/articulos-salud\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=14732"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.biblia.work\/articulos-salud\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=14732"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}