Primeiro compilou um atlas completo do cérebro humano com uma resolução de célula de 1 μm / pixel

Várias imagens do atlas do cérebro humano. Imagem: Instituto Allen de Ciência do Cérebro

Conhecer a estrutura anatômica detalhada do cérebro humano é crucial para entender sua funcionalidade. Os atlas de referência existentes não são de alta qualidade: eles têm uma resolução relativamente baixa ou estão incompletos ou faltam anotações na estrutura. Durante muito tempo, os atlas do cérebro humano foram inferiores aos atlas do cérebro de vermes, moscas e ratos em qualidade, resolução espacial e perfeição. Isso ocorre devido a limitações técnicas, devido ao enorme tamanho e complexidade do cérebro humano. Escusado será dizer que, se atlas de cem anos atrás ainda são frequentemente utilizados na medicina.

É bom que clientes como o co-fundador da Microsoft Paul Allen tenham permanecido no mundo. Meio bilhão de dólares investidos em um projeto de pesquisa do cérebro humano produziram resultados.

Cientistas do Instituto Allen de Neurociência (Instituto Allen de Ciência do Cérebro) preencheram uma grande lacuna científica - e prepararam o atlas digital mais completo e detalhado do cérebro humano até hoje . Foi compilado por neuroimagem, exame histológico de alta resolução e a quimioarquitetura cerebral de uma mulher de 34 anos (como você sabe, o cérebro de uma mulher não é estrutural e funcionalmente diferente do homem).

Para compilar o atlas, tivemos que usar imagens de ressonância magnética, imagens ponderadas por difusão (IRM de difusão) e 1356 grandes placas anatômicas do tamanho do hemisfério cerebral para imuno-histoquímica (IHC) e estudos usando o método Nissl com resolução celular, ou seja, 1 μm / pixel.

No início deste ano, pesquisadores do Human Connectome Project anunciaram a criação de um atlas do cérebro humano . Eles compilaram imagens obtidas por RM em 210 adultos. Mas esse quadro não pode nem ser comparado com o atlas detalhado de uma mulher no nível celular, compilado no Allen Institute for Neuroscience.

"Este é o atlas estruturalmente mais completo até o momento e esperamos que sirva como referência de referência para o cérebro humano em várias disciplinas científicas", dizEd Lein, Ph.D. e pesquisador do Instituto Allen de Neurociência. No futuro, este atlas será útil como referência básica para sobrepor outros mapas do cérebro humano, incluindo mapas funcionais ou mapas da composição celular do cérebro. Esse é um tipo de estrutura única para integrar muitos estudos científicos, combinando diferentes tipos de dados sobre o cérebro humano.

O atlas inclui imagens completamente anotadas de 862 estruturas cerebrais, incluindo 117 setores (caminhos neurais) na substância branca e várias novas estruturas isoladas cito e quimioarquiteturalmente. Essas anotações, obtidas de placas anatômicas e estudos usando o método Nissl, também foram transferidas para as imagens de ressonância magnética correspondentes, onde o cérebro ainda estava em geral, não cortado.


Atlas do cérebro humano.Ilustração: Allen Institute for Brain Science

No novo córtex (neocórtex), os pesquisadores delimitaram áreas separadas: ranhuras, convoluções e campos Broadman modificadospara unir parcelas anatômicas macroscópicas e parcelas arquitetônicas quimioarquitetônicas em uma única estrutura.

Para criar uma ontologia completa do cérebro e distinguir com precisão regiões individuais em seções transversais, os cientistas do Instituto Allen tiveram que desenvolver um novo scanner capaz de digitalizar com seções finas de tecido com resolução de micrômetro do tamanho de um hemisfério completo do cérebro.

Os cientistas fizeram um ótimo trabalho. O atlas do cérebro da mulher criado por elas é tão detalhado que permite determinar com bastante precisão as áreas estruturais correspondentes no cérebro de outras pessoas, de acordo com a RM.

Um atlas digital interativo do cérebro, compilado no Allen Institute for Neuroscience, está disponível gratuitamente para a comunidade científica em todo o mundo. No site, ele é integrado aos atlas de expressão gênica existentes, compilados no mesmo instituto.

O atlas digital em seu formato é muito diferente dos atlas clássicos. O formato interativo permite que você "viaje" pelo cérebro, mude a escala de macroscópico para microscópico - de partes inteiras do cérebro para neurônios específicos. Ao mesmo tempo, o atlas contém informações absolutamente precisas de artigos científicos que foram revisados.


O Allen Institute of Neuroscience é uma instituição de pesquisa privada fundada por Paul Allen, um dos fundadores da Microsoft. O filantropo investiu mais de meio bilhão de dólares em um projeto científico para compilar um atlas do cérebro humano. Este projeto é chamado de Medical Manhattan Project .

O Medical Manhattan Project deve ajudar a entender como ocorre o processo de pensamento de uma pessoa: "Como ex-programador, estou muito interessado em como o cérebro humano funciona, como as informações são realmente processadas", disse Allen em entrevista. - Mesmo depois de se aprofundar um pouco mais na neurologia, você começa a entender que tudo está interconectado. Ou seja, o cérebro está tentando usar tudo o que é possível: visão, audição, experiência passada. Tudo isso é usado pelo cérebro para calcular o que o animal (seja um rato ou um humano) deve fazer mais. ”

Idealmente, o atlas do cérebro humano ajudará a entender a coisa mais importante - o que é a consciência.


Um artigo científico é publicado na revista Journal of Comparative Neurology (doi: 10.1002 / cne.24080). Na verdade, o atlas de 350 páginas ocupava toda a edição desta revista.

Source: https://habr.com/ru/post/pt397783/