ΤΕΤΑΡΤΗ 24 ΟΚΤΩΒΡΙΟΥ 2012
Μια ομάδα επιστημόνων από το εργαστήριο Cold Spring Harbor (Νέα Υόρκη) πρότεινε έναν επαναστατικό νέο τρόπο προσδιορισμού του δυναμικού της νευρωνικής συνδετικότητας ("connectome") ολόκληρου του εγκεφάλου του ποντικιού, σε ένα δοκίμιο που δημοσιεύτηκε στο περιοδικό PLoS Biology '.
Η ομάδα, με επικεφαλής τον καθηγητή Anthony Zador, στοχεύει να παρέχει μια πλήρη περιγραφή της νευρωνικής σύνδεσης. Επί του παρόντος, η μόνη μέθοδος για την απόκτηση αυτής της πληροφορίας με μεγάλη ακρίβεια βασίζεται στην εξέταση της συνάψεως κάθε κυττάρου με ηλεκτρονική μικροσκοπία. Αλλά η μέθοδος είναι αργή, δαπανηρή και απαιτεί πολλή δουλειά.
Τώρα, ο Zador και οι συνεργάτες του πρότειναν την ανάλυση αλληλουχιών DNA υψηλής απόδοσης για να ελέγξουν τη συνδεσιμότητα των νευρωνικών κυκλωμάτων με την ίδια ανάλυση με αυτή των μεμονωμένων νευρώνων. Σύμφωνα με τον ερευνητή, "σκοπεύουμε να το κάνουμε μέσω μιας διαδικασίας που αναπτύσσουμε, που ονομάζεται BOINC: ο γραμμωτός κώδικας κάθε νευρικής σύνδεσης".
Η πρόταση έρχεται σε μια εποχή που αρκετές επιστημονικές ομάδες στις Ηνωμένες Πολιτείες σημειώνουν πρόοδο στις προσπάθειές τους να καταγράψουν τις συνδέσεις εγκεφάλου στα θηλαστικά. Αυτές οι μελέτες χρησιμοποιούν εγχύσεις βαφών ή ιόντων ιχνηθέτη για να χαρτογραφήσουν τη νευρική συνδεσιμότητα σε μεσοσκοπική κλίμακα - μια ανάλυση μέσου εύρους που καθιστά δυνατή την παρακολούθηση των νευρωνικών ινών μεταξύ των περιοχών του εγκεφάλου.
Ωστόσο, η ομάδα Zador θέλει να εντοπίσει τη συνδεσιμότητα πέρα από την προαναφερθείσα μεσοσκοπική κλίμακα, σε επίπεδο συναπτικών επαφών μεταξύ ζευγών μεμονωμένων νευρώνων. Η τεχνική BOINC barcode μπορεί, σύμφωνα με τον Zador, "να παρέχει μια άμεση εικόνα των διαδικασιών που εκτελούνται από ένα κύκλωμα". Από την άλλη πλευρά, η μέθοδος BOINC υπόσχεται να είναι πολύ ταχύτερη και φθηνότερη από τις προσεγγίσεις που βασίζονται στην ηλεκτρονική μικροσκοπία.
Η μέθοδος BOINC αποτελείται από τρία βήματα. Κατ 'αρχάς, κάθε νευρώνας επισημαίνεται με ένα συγκεκριμένο γραμμικό κώδικα DNA - ένας γραμμωτός κώδικας που αποτελείται από μόνο 20 τυχαία «γράμματα» του DNA μπορεί να επισημάνει ένα δισεκατομμύριο νευρώνες, πολύ περισσότερους από εκείνους στον εγκέφαλο ποντικού .
Το δεύτερο βήμα επικεντρώνεται στους νευρώνες που συνδέονται συνοπτικά και οι αντίστοιχοι συνεργάτες τους με γραμμωτό κώδικα. Αυτό επιτυγχάνεται με έναν ιό - όπως τον ιό της ψευδολύσσας - που μπορεί να μεταφέρει το γενετικό υλικό μέσω των συνάψεων. "Για να μοιραστείτε τους γραμμωτούς κώδικες μέσω των συνάψεων, ο ιός πρέπει να σχεδιαστεί για να φέρει τον γραμμωτό κώδικα μέσα στην δική του γενετική ακολουθία", εξηγεί ο Zador, "αφού ο ιός εξαπλωθεί μέσω των συνάψεων, ο νευρώνας τελειώνει με μια σακούλα γραμμωτού κώδικα, η οποία περιλαμβάνει τον δικό του κώδικα και εκείνους των συνοπτικά συζευγμένων συνεργατών του. "
Το τρίτο βήμα της μεθόδου συνίσταται στην ένωση των γραμμικών κωδικών των συναπτικά συνδεδεμένων νευρώνων για τη δημιουργία μεμονωμένων τεμαχίων DNA, τα οποία στη συνέχεια μπορούν να διαβαστούν μέσω μεθόδων υψηλής απόδοσης. Αυτές οι διπλές ακολουθίες γραμμωτού κώδικα μπορούν να υπολογιστούν υπολογιστικά για να αποκαλυφθεί το συναπτικό διάγραμμα καλωδίωσης του εγκεφάλου.
Μαζί, ο Ζαντόρ λέει ότι εάν το BOINC περάσει τη δοκιμαστική φάση, θα προσφέρει ένα χαμηλού κόστους και γρήγορο τρόπο για να χαρτογραφήσει ένα συνδετικό, ακόμα και αυτό των συμπλεγμάτων εγκεφάλου θηλαστικών.
Πηγή:
Ετικέτες:
Ολοκλήρωση Παραγγελίας Ομορφιά Δίαιτα Και Διατροφή,
Μια ομάδα επιστημόνων από το εργαστήριο Cold Spring Harbor (Νέα Υόρκη) πρότεινε έναν επαναστατικό νέο τρόπο προσδιορισμού του δυναμικού της νευρωνικής συνδετικότητας ("connectome") ολόκληρου του εγκεφάλου του ποντικιού, σε ένα δοκίμιο που δημοσιεύτηκε στο περιοδικό PLoS Biology '.
Η ομάδα, με επικεφαλής τον καθηγητή Anthony Zador, στοχεύει να παρέχει μια πλήρη περιγραφή της νευρωνικής σύνδεσης. Επί του παρόντος, η μόνη μέθοδος για την απόκτηση αυτής της πληροφορίας με μεγάλη ακρίβεια βασίζεται στην εξέταση της συνάψεως κάθε κυττάρου με ηλεκτρονική μικροσκοπία. Αλλά η μέθοδος είναι αργή, δαπανηρή και απαιτεί πολλή δουλειά.
Τώρα, ο Zador και οι συνεργάτες του πρότειναν την ανάλυση αλληλουχιών DNA υψηλής απόδοσης για να ελέγξουν τη συνδεσιμότητα των νευρωνικών κυκλωμάτων με την ίδια ανάλυση με αυτή των μεμονωμένων νευρώνων. Σύμφωνα με τον ερευνητή, "σκοπεύουμε να το κάνουμε μέσω μιας διαδικασίας που αναπτύσσουμε, που ονομάζεται BOINC: ο γραμμωτός κώδικας κάθε νευρικής σύνδεσης".
Η πρόταση έρχεται σε μια εποχή που αρκετές επιστημονικές ομάδες στις Ηνωμένες Πολιτείες σημειώνουν πρόοδο στις προσπάθειές τους να καταγράψουν τις συνδέσεις εγκεφάλου στα θηλαστικά. Αυτές οι μελέτες χρησιμοποιούν εγχύσεις βαφών ή ιόντων ιχνηθέτη για να χαρτογραφήσουν τη νευρική συνδεσιμότητα σε μεσοσκοπική κλίμακα - μια ανάλυση μέσου εύρους που καθιστά δυνατή την παρακολούθηση των νευρωνικών ινών μεταξύ των περιοχών του εγκεφάλου.
Ωστόσο, η ομάδα Zador θέλει να εντοπίσει τη συνδεσιμότητα πέρα από την προαναφερθείσα μεσοσκοπική κλίμακα, σε επίπεδο συναπτικών επαφών μεταξύ ζευγών μεμονωμένων νευρώνων. Η τεχνική BOINC barcode μπορεί, σύμφωνα με τον Zador, "να παρέχει μια άμεση εικόνα των διαδικασιών που εκτελούνται από ένα κύκλωμα". Από την άλλη πλευρά, η μέθοδος BOINC υπόσχεται να είναι πολύ ταχύτερη και φθηνότερη από τις προσεγγίσεις που βασίζονται στην ηλεκτρονική μικροσκοπία.
Η μέθοδος BOINC αποτελείται από τρία βήματα. Κατ 'αρχάς, κάθε νευρώνας επισημαίνεται με ένα συγκεκριμένο γραμμικό κώδικα DNA - ένας γραμμωτός κώδικας που αποτελείται από μόνο 20 τυχαία «γράμματα» του DNA μπορεί να επισημάνει ένα δισεκατομμύριο νευρώνες, πολύ περισσότερους από εκείνους στον εγκέφαλο ποντικού .
Το δεύτερο βήμα επικεντρώνεται στους νευρώνες που συνδέονται συνοπτικά και οι αντίστοιχοι συνεργάτες τους με γραμμωτό κώδικα. Αυτό επιτυγχάνεται με έναν ιό - όπως τον ιό της ψευδολύσσας - που μπορεί να μεταφέρει το γενετικό υλικό μέσω των συνάψεων. "Για να μοιραστείτε τους γραμμωτούς κώδικες μέσω των συνάψεων, ο ιός πρέπει να σχεδιαστεί για να φέρει τον γραμμωτό κώδικα μέσα στην δική του γενετική ακολουθία", εξηγεί ο Zador, "αφού ο ιός εξαπλωθεί μέσω των συνάψεων, ο νευρώνας τελειώνει με μια σακούλα γραμμωτού κώδικα, η οποία περιλαμβάνει τον δικό του κώδικα και εκείνους των συνοπτικά συζευγμένων συνεργατών του. "
Το τρίτο βήμα της μεθόδου συνίσταται στην ένωση των γραμμικών κωδικών των συναπτικά συνδεδεμένων νευρώνων για τη δημιουργία μεμονωμένων τεμαχίων DNA, τα οποία στη συνέχεια μπορούν να διαβαστούν μέσω μεθόδων υψηλής απόδοσης. Αυτές οι διπλές ακολουθίες γραμμωτού κώδικα μπορούν να υπολογιστούν υπολογιστικά για να αποκαλυφθεί το συναπτικό διάγραμμα καλωδίωσης του εγκεφάλου.
Μαζί, ο Ζαντόρ λέει ότι εάν το BOINC περάσει τη δοκιμαστική φάση, θα προσφέρει ένα χαμηλού κόστους και γρήγορο τρόπο για να χαρτογραφήσει ένα συνδετικό, ακόμα και αυτό των συμπλεγμάτων εγκεφάλου θηλαστικών.
Πηγή:
