Allen Institute mapeia um 'organograma' de alta resolução para conexões no cérebro

Pesquisadores do Allen Institute de Seattle dizem que um mapa novo e aprimorado do cérebro de ratos revela não apenas como diferentes regiões estão conectadas, mas como essas conexões são ordenadas de maneira hierárquica.

Eles acrescentam que as técnicas de mapeamento por trás de seu estudo, publicado hoje pela revista Nature, poderiam lançar luz sobre como doenças como Alzheimer, Partkinson ou esquizofrenia emaranham conexões no ser humano.cérebro.

O mapa produzido pelo estudo é tecnicamente conhecido como um "conectoma" de média escala. Ele tem sido comparado a um diagrama de fiação, organograma ou mapa do metrô para o cérebro. Uma versão inicial do mapa foi publicada há cinco anos - e na época era considerada um marco para a ciência do cérebro.

Como a versão anterior do Allen Mouse BrainAtlas de conectividade, o mapa recém-publicado foi criado injetando vírus que brilham no escuro nos cérebros dos ratos e depois rastreando como os impulsos cerebrais iluminavam diferentes tipos de células cerebrais.

“No anteriorNo mapa, não conseguimos descrever quais caminhos vieram de qual célula ”, disse à GeekWire Julie Harris, uma das principais autoras do estudo. Harris é diretor associado de neuroanatomia do Allen Institute for Brain Science, uma divisão do Allen Institute.

Desta vez, a equipe se concentrou nas conexões entre o córtex cerebral e o tálamo, que serve como um relécentro de entrada sensorial. Pensa-se que as interações entre essas áreas do cérebro desempenham um papel na cognição e na memória - "as coisas que sabemos podem dar errado com doenças como a doença de Alzheimer", disse Harris.

Os dados brutos fizeram parecer quetudo estava conectado a tudo, disse Harris. Porém, análises mais detalhadas trouxeram as propriedades hierárquicas do “organograma” dessas conexões para um foco mais nítido.

As regiões do córtex associadas à informação sensorial, como visão e olfato, tendiam a ficar mais abaixo na hierarquia. As regiões associadas a funções de nível superior, como chamar uma memória evocada por um perfume familiar, tendem a ser mais altas.

Havia padrões característicos para as conexões que subiam na hierarquia, em oposição às que se moviammas esses padrões nem sempre foram seguidos.

"Esta não é uma hierarquia simples, como uma sequência unidirecional de etapas ascendentes", afirmou o co-autor do estudo, Christof Koch, cientista chefe e presidente daAllen Institute for Brain Science, disse em um comunicado de imprensa."O próximo passo será examinar diretamente como os neurônios transmitem informações através de suas atividades elétricas para confirmar que esse padrão é importante." Harris enfatizou que o novo mapa, como omapa antigo, estabeleceu o organograma para um cérebro normal de mouse. Ela e seus colegas agora estão analisando como os padrões de conexão podem diferir em camundongos que foram geneticamente modificados para desenvolver os sintomas da doença de Alzheimer.

Essa análise pode apontar para novasmétodos para reparar as conexões erradas nos cérebros doentes - e abrir novas fronteiras para o tratamento de pacientes humanos.

Os neurocientistas ainda têm um longo caminho a percorrer para obter uma imagem completa das aproximadamente 100 bilhões de conexões entre as células cerebrais deum rato, sem falar nas centenas de trilhões de conexões no cérebro humano. Mas cada melhoria na tecnologia de mapeamento coloca o funcionamento de nossos cérebros em um foco mais claro.

"Essas conexões são a principal maneira pela qual os neurônios se comunicam", disse Hongkui Zeng, autor sênior do estudo, diretor executivo de estruturas. ciência no Instituto Allen de Ciência do Cérebro.“As redes elaboradas e complicadas do cérebro, seus diferentes caminhos e subsistemas, processam tudo o que vemos, nossos movimentos, memórias e sentimentos. Entender a conectividade do cérebro é fundamental para entender como o cérebro funciona.

Harris, Koch e Zeng estão entre os 41 autores do artigo publicado na Nature, “Hierarchical Organizationde atividade cortical e talâmica. ”Stefan Mihalas, pesquisador associado do Instituto Allen de Ciência do Cérebro, é co-autor principal juntamente com Harris.

Via: Geek Wire