Am Massachusetts Institute of Technology wurde eine neue Plattform entwickelt, die Ihnen dies ermöglicht Studieren Sie ganze Hemisphären des menschlichen Gehirns in 3D sie mit einem beobachten beispiellose Auflösung An mehrere EbenenabStoffarchitektur und von Zellmorphologie um dann in die abzusteigen feinere zelluläre und molekulare Detailswie Verbindungen zwischen Neuronenihre subzellulären Strukturen und sogar die Proteine ausgedrückt. Mit dieser Art von Zoom wurde bereits experimentiert untersuchen durch Alzheimer verursachte Läsionenwie die Ergebnisse der in der Fachzeitschrift Science veröffentlichten Studie zeigen.
L’Zielsetzung Zuletzt muss ein erstellt werden dreidimensionaler Atlas menschlicher Gehirnzellen bei subzellulärer Auflösung, aber nicht nur. „Wir erwarten, dass diese Technologieplattform skalierbar ist Es wird unser Verständnis der Funktionen menschlicher Organe verbessern und Götter Krankheitsmechanismen Für die Entwicklung neuer Therapien anregen“, sagen Forscher unter der Leitung von Juhyuk Park.
Ihre Arbeit, die im Rahmen des Brain Initiative Cell Census Network durchgeführt wurde, führte dazu entwickeln Und kombinieren drei innovative Technologien: MEGAtomeein vibrierendes Mikrotom, das Gewebe mit einem äußerst präzisen Schnitt schneidet, ohne die Verbindungen zwischen den Zellen zu verlieren; meLast, ein Hydrogel, das Gewebeproben klar, elastisch, dehnbar und reversibel markierbar macht, um sie in mehreren Maßstäben zu untersuchen; Am Ende Auftrenneneine Software, die Gewebeschnitte wieder zusammenfügt, um die Gehirnhälfte in 3D zu rekonstruieren, und dabei sogar die Ausrichtung einzelner Blutgefäße und Verbindungen zwischen Neuronen wiederherstellt.
Der Mix dieser Technologien ermöglicht es Ihnen Untersuchen Sie Proben, ohne sie zu verschlechternAndererseits: Die Stoffe werden langlebig und können wiederholt, möglicherweise über Jahre hinweg, analysiert werden.
Dabei werden ganze Hemisphären des menschlichen Gehirns intakt und bis zur Auflösung der einzelnen Verbindungen (Synapsen) beobachtet doppelt wichtig, betonen die Forscher. Erstens ermöglicht es Ihnen, mehrere Aspekte gleichzeitig an einem einzigen Gehirn zu studieren, ohne auf die Gehirne verschiedener Menschen zurückgreifen zu müssen, die erhebliche Unterschiede aufweisen können, was einen Vergleich erschwert. Zweitens, Skalierbarkeit und Geschwindigkeit Für die Durchführung dieses Ansatzes (Abbildung einer gesamten Gehirnhälfte ist nach der Vorbereitung erforderlich 100 Stunden statt viele Monate) ermöglichen es Ihnen, viele Stichproben zu erstellen, um unterschiedliche Geschlechter, Altersgruppen und Krankheitszustände darzustellen, wodurch Vergleiche erleichtert werden, um aussagekräftigere Statistiken zu erhalten. Studienkoordinator Kwanghun Chung, ein Chemieingenieur am MIT, vermutet bereits die Schaffung einer Datenbank vollständig abgebildeter Gehirne, die analysiert und bei Bedarf mit verschiedenen Markern neu gekennzeichnet werden könnten.
Im Moment wurde die Plattform getestet Zwei menschliche Gehirne wurden der Wissenschaft gespendeteins gesund und ein Treffer von Alzheimer. Ohne zu viel zu planen, begannen die Forscher mit der Untersuchung von Gewebeproben aus dem orbitofrontalen Kortex. Nachdem sie Regionen identifiziert hatten, die einen erheblichen neuronalen Verlust erlitten hatten, beschlossen sie, mithilfe verschiedener Marker noch tiefer einzutauchen, um die Beziehungen zwischen pathogenen Faktoren und verschiedenen Zelltypen hervorzuheben. Es stellte sich heraus, dass sich der Synapsenverlust auf Bereiche konzentriert, in denen eine direkte Überlappung mit Amyloid-Plaques besteht.
Video Zoomen Sie auf ein von Alzheimer betroffenes Gehirn (Quelle: Chung Lab/MIT Picower Institute)
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