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Cérebros transparentes ajudam no mapeamento de neurônios

Clareando a mente dos neurocientistas, técnica para fazer tecido transparente oferece visão tridimensional de redes neurais.

Clareando a mente dos neurocientistas, técnica para fazer tecido transparente oferece visão tridimensional de redes neurais.


De agora em diante nossos 80 bilhões de neurônios estarão nus. Pois um novo tratamento químico que torna transparentes órgãos inteiros oferece um grande impulso para o campo da conectômica - área de estudo interdisciplinar que se dedica ao mapeamento das conexões neurais no cérebro.



Os cientistas poderão usar a técnica para ver grandes redes de neurônios com facilidade e precisão sem precedentes. A tecnologia também abre caminhos para novas pesquisas cérebros de idade que foram salvos de pacientes e doadores saudáveis.
Cérebro de rato antes e depois de ser submetido ao CLARITY.
"Este é provavelmente um dos avanços mais importantes para fazer neuroanatomia em décadas", diz Thomas Insel, diretor do Instituto Nacional dos EUA de Saúde Mental, em Bethesda, Maryland, que financiou parte do trabalho. A tecnologia existente permite aos cientistas ver neurônios e suas conexões em detalhes microscópicos - mas apenas em finas películas de tecido. Os pesquisadores devem reconstruir dados tridimensionais a partir de imagens dessas fatias microscópicas. Alinhar centenas, até mesmo milhares, desses instantâneos para mapear projeções de células nervosas de longo alcance é trabalhoso e propenso a erros, tornando uma análise minuciosa do cérebro inteiro praticamente impossível.

O novo método permitirá aos pesquisadores ver diretamente cérebros inteiros ou blocos espessos do tecido cerebral opticamente transparentes. Chamado CLARITY (clareza), foi criado por Karl Deisseroth e sua equipe da Universidade de Stanford, na Califórnia.
Você pode ir direto para a estrutura fina do sistema sem perder o grande quadro.
Karl Deisseroth
Ele acrescenta que sua equipe está a caminho de tornar um cérebro humano inteiro transparente.

A técnica, publicada na revista Nature em 10 de Abril, torna o cérebro transparente usando o detergente SDS, que dissolve lipídios que normalmente bloqueiam a passagem da luz. Outros cientistas já tentaram deixar os tecidos cerebrais mais translúcidos no passado. Só que a extração de lipídios também desintegrava proteínas afetando a identificação de neurônios.

A equipe de Deisseroth resolveu esse equação administrando primeiro a acrilamida, a qual se liga a proteínas, ácidos nucleicos e outras biomoléculas. Quando a acrilamida é aquecida, polimeriza e forma uma malha de tecido de uma largura que protege as moléculas. O híbrido resultante de cérebro-hidrogel mostrou apenas 8% de perda de proteína após a extração dos lípidos, o que é muito bom em comparação aos 41% de perda dos métodos anteriores.

Usando o CLARITY em cérebros inteiros de ratos, os investigadores viram os neurônios marcados com fluorescência em áreas que vão desde as camadas exteriores do córtex para estruturas mais profundas, como o tálamo. Eles também seguiram fibras nervosas individuais através de amostras de 0,5 milímetros de espessura de cérebro autopsiado humano preservado em formalina - espessura maior do que as fatias atualmente usadas nas técnicas de imageamento.
O trabalho é espetacular. Os resultados são diferentes de qualquer outra coisa no campo.
Van Wedeen
Segundo Van Wedeen, neurocientista do Massachusetts General Hospital, em Boston, e um investigador líder no US National Institutes of Health’s Human Connectome Project (HCP), que visa mapear a comunicação neuronal das redes do cérebro. A nova técnica, diz ele, poderia revelar importantes detalhes celulares que complementam os dados sobre grandes vias neuronais que ele e seus colegas estão mapeando em 1200 participantes saudáveis, usando ressonância magnética.

Francine Benes, diretor do Centro de Recursos de Harvard Tecido Encefálico no Hospital McLean, em Belmont, Massachusetts, disse que mais testes são necessários para avaliar se a extração de lipídios altera ou danifica a estruturas fundamentais do tecido cerebral. Mas ela e outros prevêem que a CLARITY vai preparar o caminho para estudos sobre a fiação cérebro saudável, e sobre distúrbios cerebrais e envelhecimento.

Os investigadores podem, por exemplo, comparar os circuitos em amostra depositadas em bancos de tecidos de pessoas com doenças neurológicas e de grupos de controle cujos cérebros eram saudáveis. Tais estudos em pessoas vivas são impossíveis, porque a maioria dos métodos de rastreamento de neurônios requerem engenharia genética, ou a injecção de corante em animais vivos. Os cientistas também pode revisitar muitas amostras em repositórios que eram difíceis de analisar porque os cérebros humanos são enormes (alguém pensou no cérebro do Einstein?).

O híbrido tecido-hidrogel produzido pelo método CLARITY - mais duro e mais estável quimicamente do que o tecido não tratado - também pode transformar amostras delicadas e raras de doenças em recursos reutilizáveis, diz Deisseroth. Também é possível que se crie uma biblioteca de cérebros que diferentes pesquisadores retirem, estudem e depois devolvam.

Fonte: Ciência Hoje, Nature
[Via BBA]

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