Proiectul BigBrain: harta 3-D a creierului uman, la o rezoluţie excepţională (VIDEO)

BigBrain are o rezoluţie de 20 de microni pe fiecare dintre cele 3 dimensiuni şi prezintă extraordinara arhitectură a creierului în detalii microscopice, oferind astfel oamenilor de ştiinţă un instrument extrem de util pentru studiu.

Proiectul a fost realizat de cercetătorii de la Centrul de Cercetare Jülich şi Progamul de Cooperare în Cercetare Jülich-Aachen.

Prima hartă detaliată a creierului a fost creată în preajma anului 1900 de neurologul german Korbinian Brodmann, dar aceasta era realizată în numai 2 dimensiuni. Mai recent, au fost realizate şi hărţi tridimensionale, cu ajutorul rezonanţei magnetice, dar acestea aveau o rezoluţie de numai 1 milimetru cub. 

În schimb, modelul BigBrain are o rezoluţie de 50 de ori mai bună.

Pentru crearea acestui model, cercetătorii au folosit un instrument numit microtom, utilizat pentru secţionarea organelor în „felii” foarte subţiri, cu grosimi de ordinul micronilor.

Creierul, înglobat în parafină (pentru a-şi păstra structura în timpul tăierii), a fost secţionat în peste 7000 de „felii”, cu o grosime de numai 20 microni (aproximativ grosimea unei folii alimentare de plastic ).

Secţiunile au fost fixate pe plăci speciale şi apoi colorate (prin impregnarea cu coloranţi de laborator), pentru a evidenţia arhitectura celulară.

Apoi, plăcile au fost scanate la rezoluţie mare, iar imaginile au fost folosite pentru a reconstitui, cu ajutorul unui supercomputer, structura tridimensională a întregului creier.

Întreg procesul a necesitat aproximativ 1.000 de ore de muncă.

Deoarece secţiunile de creier sunt foarte fragile, manipularea lor duce adesea la deterioarea, pe alocuri, a ţesutului. Dar, folosind instrumentele de procesare a imaginilor, oamenii de ştiinţă au reparat aceste mici imperfecţiuni în modelul tridimensional.

Acest model va oferi specialiştilor câteva avantaje deosebite:

• cu ajutorul lui, vor putea fi studiate diferite afecţiuni cerebrale la nivel microscopic; de exemplu, datele obţinute prin diferite tehnici de imagistică vor putea fi integrate cu acest model pentru a oferi o rezoluţie spaţială mai bună.
• va servi ca instrument de orientare pentru plasarea electrozilor destinaţi stimulării cerebrale profunde, un tratament eficient pentru tremurăturile care apar în cazul bolii Parkinson. 

Autori proiectului BigBrain lucrează în prezent la incorporarea în model a informaţiilor rezultate din studiile moleculare asupra creierului, inclusiv descoperile legate de receptorii chimici sau activitatea unor gene.

Allen Institute for Brain Science, din Seattle, SUA, care a realizat hărţi detaliate ale activităţii genelor în creier, la oameni şi şoareci de laborator, ia în considerare o eventuală colaborare cu autorii proiectul BigBrain.

BigBrain oferă 3-D o hartă extrem de detaliată a unui creier dar, deoarece există variabilitate (mici diferenţe între creierele diferitelor persoane), în viitoarele etape ale proiectului vor trebui făcute eforturi pentru a lua în considerare unele dintre aceste diferenţe.

Sursa: Live Science / Foto.: Katrin Amunts, Karl Zilles, Alan C. Evans