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In viaggio nel cervello attraverso immagini mozzafiato in technicolor
Gli scienziati dell'Università di Harvard hanno scoperto un nuovo mondo di mistero e complessità a livello micro del cervello.
Un nuovo studio eseguito dal biologo molecolare Dr. Jeff Lichtman e dai suoi colleghi, e pubblicato la scorsa settimana sulla rivista Cell, offre uno sguardo all'interno dei neuroni del cervello di un topo con un dettaglio senza precedenti.
Lichtman ha detto a The Huffington Post che 20 scienziati hanno lavorato al progetto per sei anni, con l'obiettivo di sviluppare immagini ad alta risoluzione del cervello dell'animale, nel tentativo di comprendere meglio questo organo complesso.
Gli scienziati hanno sviluppato tecnologie per creare modelli digitali del tessuto cerebrale reale di topi, consentendo ai ricercatori di esaminare la sua dettagliata organizzazione strutturale.
In una serie di immagini grafiche in 3D, i ricercatori sono riusciti a ricostruire i componenti del cervello di un topo adulto con una risoluzione nanometrica.
Si sono concentrati in particolare sulla neocorteccia cerebrale, lo strato più esterno, che rappresenta circa tre quarti del volume del cervello. La neocorteccia comprende la materia grigia, il tessuto costituito da neuroni che agisce da centro di elaborazione delle informazioni.
"L'obiettivo di questo studio era aiutarci a scandagliare questa parte più misteriosa della biologia", Lichtman ha detto in un video di Harvard sulla ricerca (vedi alla fine dell'articolo). "Il nostro obiettivo in questo caso era di fare ciò esaminando il cervello e descrivendolo con risoluzioni molto elevate".
Usando la più recente tecnica di scansione, i ricercatori hanno raccolto decine di migliaia di sezioni ultrasottili del cervello - ciascuna un millesimo dello spessore di un singolo capello - in una singola striscia di pellicola. Sono riusciti a creare immagini di queste sezioni ad alta risoluzione, usando nuovi strumenti software per colorare le connessioni neurali.
L'immagine sopra descrive una cellula cerebrale, chiamata neurone, progettata per portare messaggi elettrochimici attraverso il sistema nervoso. Si possono vedere gli assoni, o fibre nervose (nella foto in blu, viola e verde), che si raccolgono insieme negli incroci chiamati sinapsi, i ponti tra i neuroni che permettono alle cellule di comunicare una con l'altra. Gli assoni sono attaccati al dendrite (dipinto in rosso), un'estensione simile a un ramo di un neurone, che riceve impulsi elettrici da altre cellule e le comunica al neurone. Questi impulsi elettrici sono il modo in cui il cervello registra le cose esterne come la luce del sole o il freddo, così come i messaggi interni da altre parti del corpo.
In queste due immagini di primo piano c'è una vista ad alta risoluzione delle sinapsi (che, ancora una volta, sono i connettori responsabili della comunicazione tra i neuroni) che corrono lungo il ramo di un dendrite. Quei piccoli puntini bianchi all'interno degli assoni sono vescicole sinaptiche, e sono responsabili dell'archiviazione dei neurotrasmettitori che vengono rilasciati alle sinapsi. Questi neurotrasmettitori portano informazioni in tutto il cervello e il corpo, e possono influenzare le cose come l'umore e il sonno.
Questa ricostruzione di una parte del cervello mostra grandi dendriti (foto sopra e sotto in rosso) circondati da altre parti del neurone.
L'immagine sopra mostra un gruppo di neuroni dai quali fuoriescono lunghi rami dendritici.
Tutte le immagini sono di DR Berger, N. Kasthuri, e JW Lichtman dell'Università di Harvard.
Qui sotto il video con una spiegazione della ricerca direttamente dai suoi autori:
Fonte: Carolyn Gregoire in Huffington Post (> English text) - Traduzione di Franco Pellizzari.
Riferimenti: Narayanan Kasthuri, Kenneth Jeffrey Hayworth, Daniel Raimund Berger, Richard Lee Schalek, José Angel Conchello, Seymour Knowles-Barley, Dongil Lee, Amelio Vázquez-Reina, Verena Kaynig, Thouis Raymond Jones, Mike Roberts, Josh Lyskowski Morgan, Juan Carlos Tapia, H. Sebastian Seung, William Gray Roncal, Joshua Tzvi Vogelstein, Randal Burns, Daniel Lewis Sussman, Carey Eldin Priebe, Hanspeter Pfister, Jeff William Lichtman. Saturated Reconstruction of a Volume of Neocortex. Cell, Volume 162, Issue 3, p648–661, 30 July 2015 DOI: 10.1016/j.cell.2015.06.054
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