Najważniejsze
- •Naukowcy z SGBC przy Indyjskim Instytucie Technologii w Ćennaj stworzyli trójwymiarowy, cyfrowy atlas ludzkiego pnia mózgu Anchor w rozdzielczości komórkowej.
- •Projekt powstawania atlasu trwał 18 miesięcy i wymagał integracji skanów MRI wysokiej rozdzielczości z obrazami histologicznymi oraz użycia 8 markerów neurochemicznych.
- •Atlas identyfikuje ponad 200 grup komórek oraz połączeń nerwowych w pniu mózgu i został udostępniony bezpłatnie w internecie w formule open-access.
- •Narzędzie ma charakter badawczo-edukacyjny i rozwiązuje problem utraty ciągłości 3D tkanki występujący przy tradycyjnych badaniach mikroskopowych.
Naukowcy z Indyjskiego Instytutu Technologii (IIT) w Ćennaj stworzyli i udostępnili bezpłatnie w internecie trójwymiarowy, cyfrowy atlas ludzkiego pnia mózgu Anchor, sięgający rozdzielczością poziomu komórkowego.
Naukowcy z Centrum Badań nad Mózgiem Sudha Gopalakrishnan (SGBC), działającego przy Indyjskim Instytucie Technologii w Ćennaj, stworzyli i udostępnili w internecie bezpłatny, trójwymiarowy atlas ludzkiego pnia mózgu o nazwie Anchor. Zmapowano w nim tkanki z dokładnością do poziomu pojedynczych komórek.
Nad projektem przez 18 miesięcy pracował 20-osobowy zespół pod kierownictwem dr. Mohanasankara Sivaprakasama z SGBC. W badaniach uczestniczyli również naukowcy z partnerujących uczelni amerykańskich, w tym z Harvard Medical School, New York University oraz Cold Spring Harbor Laboratory. Nazwa projektu to skrót od Atlas of Neurochemical Characterisation of the Human Brainstem with 3D Reconstruction. Atlas powstał dzięki cyfrowej integracji skanów rezonansu magnetycznego (MRI) o wysokiej rozdzielczości z mikroskopowymi obrazami histologicznymi. Do precyzyjnego rozróżnienia poszczególnych typów komórek i ich struktur autorzy użyli ośmiu markerów neurochemicznych. Opracowanie bazy wymagało przeanalizowania skrawków tkanek mózgowych pochodzących od płodów, dzieci oraz osób dorosłych.
Przełom w obrazowaniu pnia mózgu
Cyfrowe narzędzie identyfikuje ponad 200 grup komórek oraz połączeń nerwowych w pniu mózgu. Ta niewielka struktura odpowiada za kontrolowanie podstawowych procesów życiowych ludzkiego organizmu, takich jak oddychanie, akcja serca, regulacja snu i czuwania oraz kontrola ruchowa. Cały zbiór danych udostępniono bezpłatnie w formule otwartego dostępu (open access) do celów naukowych i edukacyjnych.
Osiągnięcie indyjskich naukowców pozwala przełamać dotychczasowe ograniczenia techniczne w badaniach neuroanatomicznych. Pień mózgu należy do najbardziej zbitych i skomplikowanych struktur anatomicznych, co dotąd znacząco utrudniało jego precyzyjne obrazowanie. Dotychczas stosowane metody zmuszały badaczy do wyboru między rezonansem magnetycznym (ukazującym narząd bez szczegółów komórkowych) a mikroskopią histologiczną, która zapewniała wgląd w pojedyncze komórki, lecz niszczyła trójwymiarową ciągłość tkanki. Zespół z Ćennaj połączył obie te technologie. W przeciwieństwie do wielu globalnych inicjatyw skupionych na korze mózgowej lub badaniach na zwierzętach, projekt Anchor skutecznie wypełnił lukę w cyfrowym obrazowaniu pnia mózgu.
Plany rozwoju bazy danych
Centrum SGBC zatrudnia obecnie ponad 200 badaczy oraz inżynierów. W kolejnym etapie pracownicy placówki planują zmapować ponad 100 całych ludzkich mózgów na różnych etapach rozwoju i w rozmaitych stanach chorobowych. Twórcy projektu zaznaczają jednak, że opracowany atlas stanowi narzędzie badawczo-edukacyjne, a nie rozwiązanie przeznaczone do bezpośredniej diagnostyki pacjentów.
Porównanie metod obrazowania pnia mózgu
Rezonans magnetyczny (MRI)
Mikroskopia histologiczna
Cyfrowy Atlas Anchor (3D)
Atlas Anchor w liczbach
Dane na podstawie Centrum Badań nad Mózgiem Sudha Gopalakrishnan (SGBC)
Słownik pojęć
- Pień mózgu
- Dolna część mózgowia łącząca półkule mózgu z rdzeniem kręgowym, odpowiadająca za podstawowe funkcje życiowe, takie jak oddychanie, praca serca i sen.
- Atlas Anchor
- Atlas of Neurochemical Characterisation of the Human Brainstem with 3D Reconstruction — trójwymiarowy cyfrowy atlas pnia mózgu opracowany przez indyjski zespół badawczy.
- Markery neurochemiczne
- Substancje stosowane do wybarwiania i identyfikacji konkretnych typów komórek nerwowych oraz przekaźników chemicznych w tkance mózgowej.
- Obrazowanie histologiczne
- Badanie mikrostruktury tkanek za pomocą mikroskopu po uprzednim pobraniu, utrwaleniu i pocięciu próbki na bardzo cienkie skrawki.
- Otwarty dostęp (Open-access)
- Model udostępniania publikacji i danych naukowych w internecie bez barier finansowych i prawnych dla czytelników.
