resumen: Los investigadores crearon un atlas 3D del cerebro de un ratón en desarrollo, proporcionando una vista dinámica y de alta resolución de las estructuras cerebrales durante las etapas embrionaria y posnatal. Esta nueva herramienta permite a los científicos explorar cómo las células cerebrales, como las neuronas GABAérgicas asociadas con trastornos neurológicos, aparecen e interactúan durante el desarrollo.

Al integrar imágenes por resonancia magnética y microscopía de lámina luminosa, el atlas proporciona un marco de referencia para estudiar los trastornos del desarrollo neurológico y promover la investigación en neurociencia. El atlas está disponible en línea, lo que brinda acceso global a este recurso esencial para la investigación del cerebro.

Hechos básicos:

• Un atlas en 3D muestra el desarrollo del cerebro en siete etapas en ratones.
• El atlas rastrea las neuronas GABAérgicas, responsables de trastornos como el autismo y la esquizofrenia.
• Ofrece una herramienta interactiva gratuita para que los investigadores exploren el neurodesarrollo.

fuente: Pensilvania

Un equipo de investigadores de la Facultad de Medicina de Penn State y colaboradores de cinco institutos diferentes crearon un atlas tridimensional de cerebros de ratas en desarrollo utilizando técnicas avanzadas de microscopía e imágenes.

Este nuevo atlas proporciona una imagen más dinámica de 360 ​​grados de todo el cerebro de los mamíferos a medida que se desarrolla durante las etapas embrionaria y posnatal inmediata, y sirve como referencia común y marco anatómico que ayuda a los investigadores a comprender el desarrollo del cerebro y estudiar los trastornos del neurodesarrollo.

Publicaron su trabajo hoy (21 de octubre) en Comunicaciones de la naturaleza.

«Los mapas son una infraestructura esencial para desarrollar el conocimiento, pero no tenemos un atlas 3D de alta resolución del cerebro en desarrollo», dijo Youngsoo Kim, profesor asociado de ciencias neurológicas y del comportamiento en la Facultad de Medicina de Penn State y autor principal del estudio. estudiar. papel.

«Estamos creando mapas de alta resolución que podemos utilizar para comprender cómo se desarrolla el cerebro en condiciones normales y qué sucede cuando se desarrolla un trastorno cerebral».

Los atlas geográficos son una colección de mapas que brindan una visión integral de la geografía de la Tierra, incluidos los límites entre regiones y países, características como montañas y ríos, y rutas como carreteras y autopistas. Lo más importante es que proporciona un entendimiento común que permite a los usuarios identificar ubicaciones específicas y comprender la relación espacial entre áreas.

Asimismo, los atlas cerebrales son fundamentales para comprender la estructura del cerebro. Ayudan a los investigadores a visualizar cómo está organizado espacialmente el cerebro y a comprender la estructura y función del cerebro y cómo están conectadas las diferentes regiones y neuronas. Anteriormente, los científicos estaban limitados a instantáneas basadas en tejidos en 2D, lo que dificultaba la interpretación de regiones anatómicas en 3D y cualquier cambio que pudiera ocurrir, dijo Kim.

En los últimos años, se han producido enormes avances en las técnicas de imágenes de todo el cerebro que permiten a los investigadores observar todo el cerebro en alta resolución y producir conjuntos de datos 3D a gran escala. Para analizar estos datos, explicó Kim, los científicos desarrollaron atlas de referencia en 3D del cerebro de un ratón adulto, un modelo del cerebro de los mamíferos.

Los atlas proporcionan un marco anatómico global que permite a los investigadores superponer diversos conjuntos de datos y realizar análisis comparativos. Sin embargo, no existe un equivalente para el cerebro de ratón en desarrollo, que sufre rápidos cambios de forma y tamaño durante las etapas embrionaria y posnatal.

«Sin este mapa 3D del cerebro en desarrollo, no podemos integrar datos de estudios 3D emergentes en un marco espacial estándar ni analizar los datos de manera consistente», dijo Kim. En otras palabras, la falta de un mapa 3D está frenando el progreso de la investigación en neurociencia.

El equipo de investigación creó un marco de coordinación multimodal 3D común del cerebro del ratón en siete puntos temporales del desarrollo: cuatro puntos temporales durante el período embrionario y tres durante la fase posnatal inmediata. Utilizando resonancia magnética, tomaron fotografías de la forma y estructura general del cerebro.

Luego utilizaron microscopía de fluorescencia de lámina de luz, una técnica de imágenes que permite ver todo el cerebro con una resolución unicelular. Estas imágenes de alta resolución luego se compararon con la forma de moldes de resonancia magnética del cerebro para crear un mapa 3D. El equipo recogió muestras de ratones machos y hembras.

Para demostrar cómo se puede utilizar el atlas para analizar diferentes conjuntos de datos y rastrear cómo surgen tipos de células individuales en el cerebro en desarrollo, el equipo se centró en las neuronas GABAérgicas, neuronas que desempeñan un papel clave en la comunicación en el cerebro. Este tipo de célula se ha implicado en la esquizofrenia, el autismo y otros trastornos neurológicos.

Si bien los científicos han estudiado las neuronas GABAérgicas en la región externa del cerebro llamada corteza, según los investigadores, se sabe poco sobre cómo surgen estas células en todo el cerebro durante el desarrollo.

Comprender cómo se desarrollan estos grupos de células en condiciones normales puede ser clave para evaluar qué sucede cuando las cosas van mal.

Para facilitar la colaboración y seguir avanzando en la investigación en neurociencia, el equipo ha creado una versión interactiva basada en la web que está disponible públicamente y es gratuita. El objetivo es reducir significativamente las barreras técnicas para que los investigadores de todo el mundo accedan a este recurso.

«Esto proporciona una hoja de ruta que puede integrar una gran cantidad de datos diferentes (genómicos, de neuroimagen, microscópicos y más) en la misma infraestructura de datos. Esto impulsará la próxima evolución de la investigación del cerebro impulsada por el aprendizaje automático y la inteligencia artificial», dijo Kim.

Otros autores de Penn State College of Medicine que contribuyeron a este artículo incluyen: Faye Kronman, estudiante de grado conjunto en el Programa de Capacitación de Científicos Médicos MD/PhD; Josephine Liwang, estudiante de doctorado; Rebecca Beattie, experta en tecnología de investigación; Daniel Fanselow, director del proyecto de investigación; Stevie Mangella, investigadora postdoctoral; Jennifer Minter, experta en tecnología de investigación; Dongwei Chen, experto en tecnología de investigación; Rohan Patel, estudiante; y Keith Cheng, profesor distinguido del Departamento de Patología.

Nicholas Tostson de la Facultad de Medicina de la Universidad de Virginia; Ashwin Bhandewad y Lydia Ng del Instituto Allen de Ciencias del Cerebro; Chung-Hyun Lee y Jiangyang Zhang de la Facultad de Medicina Grossman de la Universidad de Nueva York; Jeffrey Duda y James Gee de la Universidad de Pensilvania; Jian Xue y Yingxi Lin del Centro Médico Southwestern de la Universidad de Texas; Luis Boelis de la Universidad de Murcia; Yuan-Ting Wu, anteriormente científico investigador en Penn State y actualmente científico de proyectos en el Centro Médico Cedars-Sinai, también contribuyó a la investigación.

Financiación: Las subvenciones de los Institutos Nacionales de Salud RF1MH12460501 de Brain Research Through Innovative Neurotechnologies Initiative (BRAIN), R01NS108407, R01MH116176 y R01EB031722 respaldan este trabajo.

Acerca de las noticias sobre investigaciones sobre el desarrollo del cerebro.

autor: Cristina Yu
fuente: Pensilvania
comunicación: Christine Yu – Estado de Pensilvania
imagen: Imagen acreditada a Neuroscience News.

Búsqueda original: Acceso abierto.
«Marco de coordinación para el desarrollo del cerebro del ratón.“Por Youngsoo Kim et al. Comunicaciones de la naturaleza

un resumen

Marco de coordinación para el desarrollo del cerebro del ratón.

Los atlas cerebrales en 3D son recursos esenciales para comprender la organización espacial del cerebro y mejorar la interoperabilidad entre diferentes estudios. Sin embargo, a diferencia del cerebro de un ratón adulto, la falta de desarrollo de atlas de referencia tridimensionales del cerebro del ratón dificulta el progreso en la comprensión del desarrollo del cerebro.

Aquí, presentamos un marco de coordinación común de desarrollo tridimensional (DevCCF) que abarca el día embrionario (E)11.5, E13.5, E15.5, E18.5 y el día posnatal (P)4, P14 y P56, que es caracterizado por plantillas de atlas morfológicas no deformadas promedio generadas a partir de plantillas de resonancia magnética y microscopía de fluorescencia de láminas de luz de alta resolución registradas conjuntamente.

DevCCF con piezas anatómicas 3D se puede descargar o explorar a través del visualizador web 3D interactivo. Como caso de uso, utilizamos DevCCF para detectar la aparición de neuronas GABAérgicas en cerebros embrionarios. Además, asignamos datos de tipo celular transcriptómico espacial y Allen CCFv3 a nuestro atlas estereotáxico P56.

En resumen, DevCCF es un recurso de acceso abierto para integrar datos de múltiples estudios para avanzar en nuestra comprensión del desarrollo del cerebro.