Usando un método innovador, los científicos de EPFL muestran que el cerebro no es tan compacto como hemos pensado todo el tiempo.
Para estudiar la estructura fina del cerebro, incluidas sus conexiones entre las neuronas, las sinapsis, los científicos deben usar microscopios electrónicos. Sin embargo, primero se debe reparar el tejido para prepararlo para este método de imágenes de alta magnificación. Este proceso hace que el cerebroencogerse; como resultado, las imágenes del microscopio pueden distorsionarse, por ejemplo, mostrando que las neuronas están mucho más cerca de lo que realmente están. Los científicos de EPFL ahora han resuelto el problema mediante el uso de una técnica que congela rápidamente el cerebro, preservando su verdadera estructura.en eLife .
El cerebro encogido
Los últimos años han visto un aumento de las imágenes cerebrales, con un renovado interés en técnicas como la microscopía electrónica, que nos permite observar y estudiar la arquitectura del cerebro con detalles sin precedentes. Pero al mismo tiempo, también han revivido los viejos problemas asociadoscon cómo se prepara este delicado tejido antes de que se puedan recopilar imágenes.
Por lo general, el cerebro se fija con agentes estabilizadores, como aldehídos, y luego se encerra o se incrusta en una resina. Sin embargo, se sabe desde mediados de los años sesenta que este proceso de preparación hace que el cerebro se encoja al menos30 por ciento. Esto a su vez, distorsiona nuestra comprensión de la anatomía del cerebro, por ejemplo, la proximidad real de las neuronas, las estructuras de los vasos sanguíneos, etc.
El cerebro helado
Un estudio realizado por Graham Knott en EPFL, dirigido por Natalya Korogod y que trabaja con Carl Petersen, ha utilizado con éxito un método innovador, llamado "crofijación", para evitar la contracción cerebral durante la preparación para la microscopía electrónica. El método, cuyas raíces se remontanhasta 1965, utiliza chorros de nitrógeno líquido para "congelar rápidamente" el tejido cerebral hasta -90 ° C, en milisegundos. El tejido cerebral aquí era la corteza cerebral del ratón.
El método de congelación rápida puede evitar que el agua en el tejido forme cristales, como lo haría en un congelador normal, al aplicar también presiones muy altas. Los cristales de agua pueden dañar severamente el tejido al romper sus células. Pero en estoCon el método de congelación a alta presión, el agua se convierte en una especie de vidrio, preservando las estructuras originales y la arquitectura del tejido.
El siguiente paso es incrustar el tejido congelado en resina. Esto requiere eliminar el agua de vidrio y reemplazarlo primero con acetona, que todavía es un líquido a las bajas temperaturas de la criofijación, y luego, durante un período de días, conresina; permitiéndole expulsar lenta y suavemente el agua cristalizada del cerebro.
El verdadero cerebro
Después de que el cerebro se crio-fijó e incrustó, se observó y fotografió con microscopía electrónica en 3D. Luego, los investigadores compararon las imágenes del cerebro crio-fijas con las tomadas de un cerebro fijado con un método "único químico".
El análisis mostró que el cerebro químicamente fijado era mucho más pequeño en volumen, mostrando una pérdida significativa de espacio extracelular, el espacio alrededor de las neuronas. Además, el apoyo a las células cerebrales llamadas "astrocitos" parecía estar menos conectado con las neuronas e inclusovasos sanguíneos en el cerebro. Y, por último, las conexiones entre las neuronas, las sinapsis, parecían significativamente más débiles en el cerebro químicamente fijo en comparación con el criofijado.
Luego, los investigadores compararon sus mediciones del cerebro con las calculadas en estudios funcionales, estudios que miden el tiempo que tarda una molécula en atravesar esa región del cerebro. Para sorpresa de los investigadores, los datos coincidieron, agregando aún más evidenciaesa criofijación conserva la anatomía real del cerebro.
"Todo esto nos muestra que la criofijación a alta presión es un método muy atractivo para la obtención de imágenes cerebrales", dice Graham Knott. "Al mismo tiempo, desafía los esfuerzos previos de obtención de imágenes, que podríamos tener que volver a examinar a la luz de los nuevosevidencia ". Su equipo ahora tiene como objetivo utilizar la criofijación en otras partes del cerebro e incluso en otros tipos de tejido".
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Materiales proporcionado por Escuela Politécnica Federal de Lausana . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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