El cerebro animal es tan complejo que se necesitaría una supercomputadora y grandes cantidades de datos para crear un modelo tridimensional detallado de los miles de millones de neuronas que lo alimentan.
Pero los científicos informáticos y un profesor de oftalmología de la Universidad de Utah han desarrollado un software que mapea el cerebro de un mono y crea más fácilmente un modelo tridimensional, proporcionando una imagen más completa de cómo está conectado el cerebro. Su proceso fue anunciadoesta semana en Neuroscience 2015, la reunión anual de la Society for Neuroscience en Chicago.
"Si comprende cómo se conectan las cosas en el cerebro normal, puede usar esto como base para comprender cómo se interrumpen estas conexiones en el cerebro anormal", dijo Alessandra Angelucci, profesora de oftalmología y ciencias visuales en la Universidad de Utah.
Obtener una visión más precisa de la red de neuronas del cerebro puede ayudar a los investigadores médicos a comprender cómo se interrumpe la conectividad del cerebro en condiciones mentales y neurológicas como la esquizofrenia, la depresión, la ansiedad y el autismo. Para Angelucci, que trabaja en la Universidad de Moran en UtahEye Center, esto también puede ayudar a la investigación en afecciones relacionadas con la visión, como la ambliopía, un trastorno en el que uno o ambos ojos carecen de agudeza visual y varias formas de degeneración de la retina. Angelucci ha estado usando este software en el cerebro de un mono porque se parece muchoel cerebro humano.
En el pasado, los investigadores tendrían que escanear miles de capas delgadas del cerebro de un primate a través de un microscopio para poder ver sus neuronas, las células del cerebro que transmiten los impulsos nerviosos. No había una forma práctica de hacer un 3-Modelo D del cerebro a partir de estas capas. Por ejemplo, un escaneo de alta resolución de una parte del cerebro del tamaño de un centavo generaría aproximadamente dos millones de imágenes, un total de 30 terabytes 30,000 gigabytes en archivos.
"Se necesita mucha energía de la computadora porque ahora tenemos que reconstruir una imagen tridimensional a partir de esto: miles y miles de imágenes de tejido", dijo Angelucci. "Era simplemente imposible porque no hay computadora o softwareeso puede manejar eso. Involucra terabytes y terabytes de datos "
Un equipo dirigido por Valerio Pascucci, profesor de la Facultad de Informática de la Universidad de Utah y director del Centro de Análisis y Visualización de Gestión de Datos Extremos CEDMAV de la universidad en el Instituto de Informática e Imagen Científica SCI, ha desarrollado un software quepuede crear un modelo tridimensional del cerebro de un animal que sea mucho más rápido y requiera menos energía de la computadora y memoria del sistema.
El equipo tomó una plataforma de software existente creada por CEDMAV llamada VISUS Visualization Streams for Ultimate Scalability y la adaptó para ensamblar imágenes de alta resolución de diferentes secciones del cerebro en un modelo tridimensional que se puede ver en diferentes ángulos.se utiliza para visualizar grandes conjuntos de datos para crear simulaciones de clima o energía o imágenes de ciudades de alta resolución.
Para crear imágenes de un cerebro, los investigadores primero usan un nuevo método conocido como CLARITY que hace que el tejido cerebral sea transparente al sumergirlo en hidrogeles especiales. Con el nuevo software, se escanean cientos de bloques 3D del cerebro en unoun tiempo con un microscopio de dos fotones, y los científicos pueden ver los escaneos de inmediato en lugar de esperar a que se descarguen.
Con la ayuda de un investigador, el software puede ensamblar los bloques de manera más fácil y rápida en una imagen completa de una región del cerebro y crear un modelo tridimensional que le permite al científico ver áreas y ángulos que no podríanse puede ver fácilmente con imágenes 2-D. De esta manera, los investigadores pueden mapear las neuronas individuales y sus colas largas, conocidas como axones.
"Realmente desata un nivel diferente de comprensión de los datos en sí mismos: poder mirar algo completamente en 3-D y rotar y mirar por delante y por detrás", dijo Pascucci.en muchos campos esto hace que la gente entienda más rápidamente y mucho mejor la relación espacial entre todas las partes ".
Con el software, los investigadores también pueden monitorear el escaneo del cerebro, lo que puede tomar semanas, y asegurarse de que no se creen imágenes malas en el proceso, ahorrando un tiempo precioso.
Gracias a esta nueva herramienta, los investigadores médicos ahora pueden estudiar y comprender mejor cómo se interrumpe la conectividad del cerebro en condiciones anormales, por ejemplo, qué le sucede a la red neuronal del cerebro como resultado de la degeneración de la retina o afecciones como el autismo.
"Podemos verlo, reconstruirlo y comprender su conectividad", dijo Angelucci. "Este software acelera nuestra capacidad para hacerlo".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Utah . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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