印度科学家绘制人脑干的最详细3D图谱
1天前,南迪克·比斯瓦斯,印度记者,通用图像集团通过盖蒂图片社,人脑的地图 - 一种包含约860亿神经元的器官。超过一个世纪以来,神经科学家们对人脑的研究如同早期制图师对未知土地的探索:通过零散的观察拼凑出庞大的景观。即便在今天,诊断诸如阿尔茨海默病等疾病的病理学家通常只检查少数样本来自于一个包含约860亿神经元的器官。这块景观的许多部分仍然未被了解。这就是印度理工学院马德拉斯分校(IIT-M)苏达·戈帕拉克里希南脑中心(SGBC)的科学家们认为他们在填补神经科学最大空白之一中迈出了重要一步的原因。他们生产了被描述为全球最详细的人脑干三维图谱,具有细胞分辨率 - 这是一个数字地图,让科学家可以无缝地从整个大脑的MRI扫描到单个神经细胞。这个叫做Anchor(人脑干的神经化学特征图谱与3D重建),结合了超过500个来自胎儿、儿童和成人大脑的组织切片。它基于高分辨率显微镜图像构建,而非更昂贵的分子技术,创建出大脑干的详细三维地图,识别出200多个脑细胞群和神经通路。八种化学标记帮助区分不同的细胞类型,产生了该重要但理解不足的大脑部分的最清晰图像之一。大脑干仅占大脑的一小部分,然而它使人们保持生命。它将大脑与脊髓连接,并控制呼吸、心跳、睡眠、清醒和运动。其内部的细小细胞群体受损可能导致灾难性的后果,但该区域密集的结构长期以来使得详细绘制它成为一种挑战。SGBC大脑干图谱的部分 - 尽管只占大脑的一小部分,大脑干却使我们保持生命。Anchor的重要性不仅在于生产另一种解剖图,而是在于连接两个大多保持独立的世界:医学成像,显示整个大脑,以及细胞病理学,逐个细胞揭示其结构。“我们看到的是一个具有远见的项目,把印度带入国际舞台,”印度塔塔基础研究所的神经科学家舒巴·托尔说,描述该项目为工程学、神经科学和医学的“前所未有的整合”。医生通常会先检查整个大脑,通常是在尸体解剖或神经外科手术中切除的组织样本。成人大脑重量约为1.2-1.5公斤,其褶皱和主要结构在显微镜检查开始前可以揭示重要线索。“作为一名神经病理学家,我会先用肉眼检查整个大脑,然后在显微镜下查看小块样本,”与哈佛医学院和纽约大学相关联的丽贝卡·福尔克特如此表示,并与SGBC团队合作。“对于阿尔茨海默病,我们可能仅仅检查15到20个切片 - 只占整个器官的一个微小部分。”这种做法自一个多世纪前西班牙神经科学家圣地亚哥·拉蒙·卡哈尔的开创性工作开始就一直延续到现在。现代MRI能够显示整个大脑,但缺乏细胞细节;显微镜则能显示单个细胞,但仅限于孤立的切片。“印度中心所创造的本质上是我在职业生涯早期所梦寐以求的 - 让大脑扫描与大脑的显微解剖相匹配,”福尔克特说,她在过去三十多年里检查了数千个大脑,告诉BBC。盖蒂图片社,显示早期阿尔茨海默病的大脑扫描。这本图谱可以帮助科学家更好地理解阿尔茨海默病、帕金森病和脑卒中。Anchor试图填补这个空白。用户可以从MRI上看到的整个大脑干缩放至单个神经元,同时维持它们精确的空间关系。研究人员已将该图谱在线免费提供,希望它成为全球神经科学家、神经学家和神经外科医生的参考工具。它的应用也可能超出解剖学。通过比较健康大脑干地图和病变组织,科学家们可以更好地理解从帕金森病和中风到阿尔茨海默病以及婴儿猝死综合症(SIDS)等多种疾病。更精确的地图也可以帮助神经外科医生更有信心地导航大脑最精细的区域。Anchor不是一种诊断工具。相反,它最大价值在于它能帮助回答的问题。巴尔塔·米特拉是建立在美国纽约的冷泉港实验室工作的脑科学家,他设计并帮助建立了IIT马德拉斯的人脑组织学项目,他表示,像这样的详细脑图谱可能对神经系统疾病的研究产生“变革性影响”,通过逐细胞揭示...
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