Nuove mappe del cervello Acquisiscono il comportamento genitoriale nelle istantanee vivaci

Le regioni che sono illuminate in bianco e giallo su questa istantanea della corteccia cerebrale rappresentano i neuroni associati ai baffi di un topo che vengono attivati ​​mentre il mouse esplora un nuovo ambiente.

Fonte: per gentile concessione del Laboratorio di sviluppo e riparazione del cervello presso la Rockefeller University

Di recente, l'imaging cerebrale è diventato più vivido, in un modo Kodachrome. Questa settimana, i ricercatori della Rockefeller University di New York hanno annunciato una rivoluzionaria tecnica di neuroimaging che consente loro di creare istantanee colorate che racchiudono l'intera corteccia cerebrale di un cervello di topo in un singolo fotogramma.

Queste immagini cerebrali all'avanguardia sono rivoluzionarie da un punto di vista neuroscientifico … Sono anche molto piacevoli alla vista. A mio parere, enormi tele di queste immagini accattivanti non sembrerebbero fuori posto appese al Museo di Arte Moderna (MoMA). Personalmente, ero entusiasta di vedere queste immagini uscire da Rockefeller perché mia mamma ha lavorato con René Dubos negli anni '60 quando era al loro istituto scrivendo il suo capolavoro vincitore del Pulitzer, So Human an Animal .

La nuova e innovativa tecnica di neuroimaging di Rockefeller si chiama 'ClearMap' ed è in grado di creare istantanee dinamiche che rappresentano tutti i neuroni attivi nel cervello in un momento specifico. Attualmente, i ricercatori della Rockefeller e della Harvard University utilizzano ClearMap per studiare le regioni cerebrali coinvolte nel comportamento dei genitori.

ClearMap acquisisce istantanee dell'intera corteccia cerebrale

Fino ad ora, i neuroscienziati hanno fatto affidamento su strumenti di imaging cerebrale che possono solo dare uno sguardo preciso a una fetta molto piccola del cervello dei mammiferi (meno di un millimetro cubo), o dare un'occhiata sfocata a un'area cerebrale più grande. Ciò che rende questa nuova tecnica innovativa è che i ricercatori del Rockefeller hanno creato un metodo che combina il meglio dei due mondi. . . ClearMap acquisisce un'istantanea dettagliata dell'attività globale e crea un atlante dell'intero cervello del mouse.

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Il nuovo metodo è descritto in una relazione del maggio 2016, "Mappatura dell'attività cerebrale mediante analisi del volume automatizzata dei primi geni immediati", che appare online nella rivista Cell .

Fonte: per gentile concessione del Laboratorio di sviluppo e riparazione del cervello presso la Rockefeller University

Questa ricerca ha avuto luogo nel laboratorio di Marc Tessier-Lavigne, professore del Laboratorio di sviluppo e riparazione del cervello e attualmente presidente della Rockefeller University. In una dichiarazione, Tessier-Lavigne ha spiegato: "Il cervello del mouse contiene milioni di neuroni e un'immagine tipica descrive l'attività di circa un milione di neuroni. Lo scopo della tecnica è quello di accelerare la nostra comprensione di come funziona il cervello. "

Eliza Adams, una studentessa laureata nel laboratorio di Tessier-Lavigne e co-autrice dello studio, ha aggiunto: "A causa della natura della nostra tecnica, non siamo in grado di visualizzare l'attività cerebrale attiva nel tempo – vediamo solo i neuroni attivi al momento specifico abbiamo preso l'istantanea. Ma ciò che otteniamo in questo compromesso è una visione completa della maggior parte dei neuroni nel cervello, e la capacità di confrontare queste popolazioni neuronali attive tra le istantanee in modo affidabile e imparziale. "

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Anche se ogni istantanea dell'attività cerebrale include in genere almeno un milione di neuroni attivi, i ricercatori sono in grado di setacciare masse di dati relativamente velocemente confrontando un'istantanea con la successiva in una presentazione. Semplicemente eliminando i neuroni attivi in ​​entrambe le istantanee, i ricercatori possono concentrarsi su quali neuroni sono attivati ​​in ogni stato unico.

Osservando e testando come funziona il cervello dei genitori

Attualmente, lo scopo principale di questo strumento di imaging è aiutare i ricercatori a generare ipotesi sulla funzione cerebrale che possono essere successivamente testate in altri esperimenti sul comportamento dei genitori. Usando la nuova tecnica ClearMap, i ricercatori della Rockefeller University hanno collaborato con Catherine Dulac e altri scienziati dell'Università di Harvard per osservare quali regioni del cervello sono attivate durante la cura dei genitori.

I ricercatori hanno scoperto che quando un topo adulto incontra un cucciolo, una regione del suo cervello nota per essere attiva durante la genitorialità, il nucleo mediale pre-ottico, o MPO, si accende. Tuttavia, hanno anche notato che ogni volta che l'area MPO viene attivata, c'è meno attività neurale nell'amigdala corticale.

L'amigdala ha molte funzioni, ma è ampiamente considerata un'area che elabora reazioni avverse basate sulla paura. È interessante notare che i ricercatori hanno scoperto che l'amigdala è direttamente collegata alla "regione genitoriale" dell'OMP. In una dichiarazione, l'autore dello studio, Nicolas Renier, ha spiegato questa connessione,

"La nostra ipotesi è che i neuroni genitoriali mettano il freno sull'attività nella regione della paura, che può sopprimere le risposte avversive che i topi possono avere nei confronti dei cuccioli. Infatti, i topi aggressivi verso i cuccioli tendono a mostrare più attività nell'amigdala corticale. Per testare questa idea, il prossimo passo è bloccare l'attività di questa regione del cervello per vedere se questo riduce l'aggressività nei topi. "

Sebbene si tratti di pura speculazione da parte mia, si potrebbe fare un'ipotesi plausibile secondo cui questa scoperta potrebbe aiutare a spiegare le radici neurobiologiche delle madri non amate e dei padri assenti. Forse gli esseri umani con connettività cerebrale atipica tra l'MPO e l'amigdala non sono biologicamente cablati per nutrire i loro figli? Sarà interessante vedere se la ricerca futura che utilizza ClearMap porti a interventi che possano promuovere il legame genitore-figlio in situazioni in cui i meccanismi genetici biologici innati vanno male.

Detto questo, la tecnica ClearMap ha implicazioni più ampie del semplice guardare a quali aree del cervello del cervello sono attive in diverse situazioni. Questa nuova tecnica può anche essere utilizzata per mappare l'attività cerebrale in risposta a qualsiasi tipo di cambiamento biologico. Ciò potrebbe includere: testare l'efficacia di un farmaco; monitorare la diffusione della malattia; o anche esplorando il processo decisionale nel cervello. "È possibile utilizzare la stessa strategia per mappare tutto ciò che si desidera nel cervello del mouse", afferma Renier.

Conclusione: i cervelli dei topi hanno molti indizi per capire il cervello umano

Questo nuovo metodo di mappatura del cervello è particolarmente importante perché il cervello del topo e il cervello umano sono sorprendentemente simili. In effetti, i geni responsabili della costruzione e della gestione del cervello di topo e del cervello umano sono identici al 90%. Pertanto, mappare l'intero cervello del topo in una singola istantanea è un potente strumento per identificare i meccanismi neuronali dei comportamenti umani e decodificare i misteri della neuropsicologia umana.

ClearMap è una tecnologia di imaging cerebrale potenzialmente rivoluzionaria che potrebbe giovare all'umanità nel prossimo futuro. Restate sintonizzati per ulteriori informazioni su questo argomento entusiasmante!

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