Los científicos de la USC han mapeado una parte inexplorada del cerebro del ratón para explicar qué interrupciones del circuito pueden ocurrir en trastornos como la enfermedad de Huntington y el autismo.
Hong-Wei Dong, profesor asociado de neurología en el Instituto de Neuroimagen e Informática Mark and Mary Stevens de la USC, y sus colegas han estado dibujando una hoja de ruta del cerebro del ratón durante la última década. Su estudio más reciente, publicado en eldiario Neurociencia de la naturaleza el 20 de junio, observó las conexiones de una parte del cerebro que es responsable del aprendizaje motor, el cuerpo estriado dorsal, que está estacionado cerca del frente del cerebro.
Los científicos inyectaron moléculas fluorescentes en aproximadamente 150 estructuras cerebrales de ratones y usaron un microscopio de alta resolución para documentar las moléculas a medida que se movían a través de las "carreteras celulares" del cerebro, que deben estar en la mejor forma para que diferentes partes del cerebro puedancomunicar y coordinar comportamientos. En el cuerpo estriado dorsal no examinado previamente, los investigadores de la USC pudieron identificar 29 áreas distintas responsables de cosas como el movimiento de los ojos, los movimientos de la boca y la cara y el procesamiento de la información sobre el dolor. También localizaron centros que coordinan los movimientos complejos de las extremidades.
La enfermedad de Parkinson, el trastorno obsesivo compulsivo, el trastorno por déficit de atención con hiperactividad y muchos otros trastornos del movimiento involucran conexiones de esta región del cerebro, dijo Dong, autor principal del estudio. Los investigadores en el Laboratorio Dong siguieron las rutas de circuitos de principio a fin de la misma maneraalguien podría recoger una bola de estambre y desentrañarla lentamente.
"Este estudio mueve a los investigadores al siguiente nivel para ayudarlos a comprender cómo se interrumpe el circuito cerebral", dijo Dong. "Anteriormente, el estriado dorsal era una gran cosa. Es casi como decirle a alguien que debería visitarlo en California. Dónde¿deberían ir? Realmente lo hemos reducido: vivo en North Hollywood en este edificio de apartamentos. Eso ayudará a las personas en el futuro a comprender realmente las vías de las enfermedades con síntomas específicos ".
Los primeros síntomas de la enfermedad de Huntington, por ejemplo, incluyen movimientos oculares lentos o anormales y tartamudeo. La mayoría de los pacientes experimentan depresión y tienen problemas psiquiátricos como retraimiento social e insomnio, dijo Dong. Su laboratorio ha subdividido el cuerpo estriado dorsal para que los científicos puedan predecir mejoráreas problemáticas en esta estructura cerebral y centrar su investigación allí.
"Por supuesto, los humanos y los ratones son diferentes, pero ambos son mamíferos", dijo Dong. "Las mayores diferencias residen en la cognición de alto nivel. Por lo tanto, podemos utilizar la organización del cerebro del ratón para comprender cómo se organizan los cerebros humanos"."
Después de todo, la mayoría de las investigaciones científicas comienzan a nivel del ratón. Comprender el cerebro del ratón es de importancia crítica y potencialmente conducirá al desarrollo de nuevos medicamentos y terapias médicas.
Agregar detalles masivos a un atlas cerebral históricamente básico
La corteza cerebral es el CEO del cerebro; regula las funciones de orden superior, como el aprendizaje motor y la atención a través de sus conexiones con estructuras cerebrales como el estriado dorsal, que históricamente se divide en solo cuatro regiones. Hoy, investigadores de la USC dijeron que estánel primero en crear el mapa más completo de conexiones entre el cuerpo estriado dorsal y la corteza cerebral que está disponible para cualquier mamífero.
"Si tienes una gran estructura, es muy difícil saber qué parte es el área del problema", dijo Houri Hintiryan, autor principal y profesor asistente de investigación en el Laboratorio de Neuroimágenes en la Escuela de Medicina Keck de la USC ".Este estudio muestra 29 partes diferentes de esta región del cerebro que reciben información de la corteza cerebral. Estamos proporcionando una base estructural para los estudios que buscan comprender qué parte del cerebro hace qué ".
El proyecto de Big Data está disponible públicamente en el Proyecto Mouse Connectome y ayudará en el salto hacia la medicina de precisión, dijo Dong. El siguiente en la lista de mapeo de su equipo es el hipocampo, que es el centro de la emoción, la memoria y el sistema nervioso autónomoUn atlas detallado de esta área podría impulsar la investigación de la enfermedad de Alzheimer.
"Con nuestro mapa cerebral, los investigadores podrían buscar el descubrimiento de fármacos específicos de circuitos", dijo Dong. "Ahora proporcionamos un mapa muy claro para ayudar a las personas a realizar investigaciones con células madre. Saben exactamente dónde colocar las células madre".
Dong eligió mapear el cerebro del ratón para que su laboratorio pudiera examinar neuronas y axones individuales, puertas de enlace a las neuronas vecinas. Por el contrario, el cerebro humano se vería pixelado si los científicos se acercan a los detalles necesarios para desarrollar sus mapas meticulosos.
Muchos científicos de la USC utilizan grandes datos para encontrar respuestas a problemas insolubles como la enfermedad de Alzheimer y el TEPT. De hecho, la USC alberga la red Enhancing Neuro Imaging Genetics Through Meta Analysis ENIGMA, una colaboración de 190 instituciones globales. ENIGMA es el hogar deel proyecto de mapeo cerebral más grande del mundo.
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Materiales proporcionados por Universidad del Sur de California . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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