O nouă metodă, prin care un creier întreg devine transparent, oferă posibilitatea unor evoluții spectaculoase în ”conectomică”, știința care încearcă să descifreze complicatele conexiuni dintre neuronii din creier.
Pentru a studia complicatele conexiuni dintre neuronii din creier se folosesc în prezent tehnici foarte laborioase. Imaginați-vă un creier secționat în felii extrem de subțiri, care sunt fotografiate una câte una, pentru ca mai apoi să poată fi reconstruită structura 3D a unui creier. Având în vedere că avem de-a face, uneori, cu mii de asemenea secțiuni, o reconstrucție riguroasă la nivel de detaliu este aproape imposibilă.
O echipă de cercetători de la Universitatea Stanford, condusă de către Kwanghun Chung, a reușit să pună la punct o nouă metodă, numită, sugestiv, CLARITY, care permite analiza neuronilor și a conexiunilor lor, fără a fi distrusă structura creierului. Ei au reușit să realizeze un creier… transparent.
Metoda prin care cercetătorii de la Universitatea Stanford au reușit să obțină un creier transparent a fost publicată pe 10 aprilie în revista Nature. Ea constă în dizolvarea lipidelor din membrana celulară cu ajutorul unui detergent. Această metodă a mai fost încercată și în trecut, dar, din păcate, detergentul dizolva și proteinele din celule, ceea ce altera forma diferitelor tipuri de neuroni. Cercetătorii de la Universitatea Stanford au rezolvat această problemă prin injectarea creierului, care urmează a fi făcut transparent, cu acrilamidă, care se leagă de proteine, acizi nucleici și alte biomolecule. Prin încălzire, acrilamida polimerizează, fixându-se astfel forma neuronilor. Abia mai apoi este folosit un detergent, pentru dizolvarea lipidelor din membrana celulară și astfel creierul devine transparent, putând fi studiat cu ajutorul unui microscop optic obișnuit.
Un creier de șoarece, înainte și după folosirea metodei CLARITY.
Metodologia CLARITY a fost folosită pentru studierea unui creier de șoarece, ai cărui neuroni au fost marcați cu ajutorul unor substanțe fluorescente, putându-se astfel vizualiza structuri profunde, greu de vizualizat cu tehnicile tradiționale. De asemenea, cercetătorii americani au putut vizualiza o fibră nervoasă, cu diametrul de numai 0,5 mm, dintr-un creier uman, rezultat în urma unei autopsii, care fusese conservat în formol.
Neurologul Van Wedeen, de la Massachusetts General Hospital din Boston, care este cercetător principal în cadrul amplului program de cercetare al SUA numit Human Connectome Project (Proiectul Conectomicii Umane, HCP) declara pentru revista Nature că: ”Este o metodă spectaculoasă. Ea nu are echivalent [în domeniul cercetării creierului]. Această tehnică ne poate oferi detalii celulare spectaculoase, care vor completa datele despre harta conexiunilor neuronale la scară mare, pe care eu și colegii mei le obținem cu ajutorul imagisticii cu rezonanță magnetică nucleară pe 1200 de subiecți sănătoși în cadrul HCP.”
Francine Benes directoare a Harvard Brain Tissue Resource Center din cadrul McLean Hospital din Belmont a precizat, tot pentru Nature, că sunt necesare teste suplimentare, pentru vedea dacă și cum metoda CLARITY poate deforma structuri fundamentale din creier. Dar ea crede că această metodă poate deschide drumul către analiza conexiunilor neuronale din creierele sănătoase, precum și a celor afectate de diferite maladii.
Dar asemenea studii nu sunt posibile decât pe creierele persoanelor decedate și, ca o dificultate suplimentară, nu sunt utilizabile tehnicile folosite pentru marcarea neuronilor în cazul animalelor de laborator. O altă dificultate vine din dimensiunea mare a creierului uman. Dar, se speră, în viitor metoda CLARITY va putea fi îmbunătățită, astfel încât ea să devină un instrument de bază pentru studierea complicatelor conexiuni ale neuronilor din creier.
Pentru a vedea ce rezultate se pot obține cu CLARITY vă invităm să umăriți videoclipul care urmează.
SURSE: Nature, Structural and molecular interrogation of intact biological systems (Nature, 10 aprilie 2013)
