Για να κατανοήσουμε πώς λειτουργεί ο υγιής εγκέφαλος και τι συμβαίνει στην εγκεφαλική νόσος, οι νευροεπιστήμονες χρησιμοποιούν πολλές τεχνικές μικροσκοπίας, που κυμαίνονται από τα ανθρώπινα MRI του ανθρώπινου εγκεφάλου έως την απεικόνιση μέσα σε έναν απλό νευρώνα (κύτταρο εγκεφάλου), δημιουργώντας εκπληκτικές εικόνες στη διαδικασία.
Εδώ είναι μια επιλογή από τα καλύτερα και φωτεινότερα που παράγονται από τους επιστήμονες στο Queensland Brain Institute στο Πανεπιστήμιο του Queensland το 2017.
Η παραπάνω εικόνα είναι μια πλάγια όψη του εγκεφάλου του εμβρύου του ποντικιού. Οι άξονες των νευρώνων (σκούρο μπλε) που απελευθερώνουν ντοπαμίνη, έναν νευροδιαβιβαστή που συμμετέχει στην ανταμοιβή και την ευχαρίστηση, αναπτύσσονται προς τις περιοχές του εγκεφάλου τους.
Καθώς η νευροεπιστήμη γίνεται όλο και περισσότερο δημόσιο ενδιαφέρον, οι ερευνητές προσπαθούν να κάνουν τα ευρήματά τους προσιτά, με παραλληλισμούς με το ποπ τέχνης. Αυτές είναι εικόνες MRI του ανθρώπινου εγκεφάλου.
Αυτή η εικόνα δείχνει την απεικόνιση τανυστή διάχυσης, μια τεχνική νευροαπεικόνισης βασισμένη σε μαγνητική τομογραφία, αποκαλύπτοντας τις οπτικές ίνες μέσω του κάλους του corpos σε έναν εγκέφαλο τρωκτικών. Το corpus callosum συνδέει το αριστερό και το δεξί ημισφαίριο του εγκεφάλου μεταξύ τους. Τα χρώματα αντιπροσωπεύουν τις διαφορετικές κατευθύνσεις των οδών που ταξιδεύουν στον εγκέφαλο.
Μικρές κλίμακες θαύματα
Η πολύχρωμη εικόνα που ακολουθεί δείχνει τις μεταβολές νανοκλίμακας μεμονωμένων μορίων που είναι κρίσιμα για τη διαμεσολάβηση της επικοινωνίας μεταξύ των νευρώνων.
Γνωρίζοντας πώς αυτά τα μόρια είναι οργανωμένα, και πώς κινούνται, είναι στην καρδιά της κατανόησης του εγκεφάλου στην υγεία και τις ασθένειες.
Μπορούν να μοιάζουν με πυροτεχνήματα, αλλά η εικόνα που ακολουθεί δείχνει νανοσκοπικές κινήσεις μορίων απλής ακτίνης.
Η ακτίνη είναι μια βασική πρωτεΐνη που βρίσκεται σε όλα τα κύτταρα των φυτών και των ζώων, στην περίπτωση αυτή, ένα νευροεκκριτικό κύτταρο, έναν εξειδικευμένο τύπο νευρικών κυττάρων που απελευθερώνει μόρια μηνύματος στο αίμα.
Αυτή η εικόνα δείχνει τη δραστηριότητα ενός μόνο νευρώνα (χρυσό) στην περιοχή του εγκεφάλου, ο φλοιός, που καταγράφεται μετά την ενεργοποίηση των γύρω νευρώνων (κρέμα) με ένα φως φωτός.
Ο μπλε νευρώνας, ο οποίος θα μπορούσε να είναι μια ακτίνα manta επάνω σε έναν κοραλλιογενή ύφαλο, εκφράζει μια πρωτεΐνη που έχει επισημανθεί με έναν δείκτη φθορισμού. Το ροζ των περιβαλλόντων κυττάρων σχηματίζεται από το ενδοπλασματικό δίκτυο, μια κυτταρική δομή σημαντική για την επεξεργασία και τη μεταφορά των πρωτεϊνών.
Αυτή η ενότητα ενός νωτιαίου μυελού ποντικού παρουσιάζει μια ποικιλία τύπων νευρώνων. Οι μικρότεροι νευρώνες σε ροζ εμπλέκονται στον πόνο και οι μεγάλοι πράσινοι νευρώνες εμπλέκονται στην κίνηση.
Η οργάνωση των νευρώνων στον ιππόκαμπο, μια περιοχή του εγκεφάλου που είναι σημαντική για τη μάθηση και τη μνήμη, μοιάζει με ένα δάσος με χιόνι.
Το "χιόνι" αποτελείται από κυτταρικούς πυρήνες, οι οποίοι περιέχουν το γενετικό υλικό κάθε κυττάρου. Τα "δέντρα" είναι οι προβολές των νευρώνων, κατά μήκος των οποίων κινούνται ηλεκτρικά σήματα για την επικοινωνία με άλλα κύτταρα.
Ο εγκέφαλος της νόσου
Στη νόσο του Alzheimer, η πρωτεΐνη tau (χρυσός) γίνεται τοξική καθώς συσσωρεύεται. Είναι δύσκολο να πιστέψουμε ότι αυτά τα συναρπαστικά, πολύμορφα σμήνη μπορεί να είναι τόσο καταστροφικά.
Η κατανόηση των χαρακτηριστικών των όγκων του εγκεφάλου υψηλής ποιότητας είναι ζωτικής σημασίας για την εύρεση θεραπειών για ασθένειες.
Η φθορίζουσα απεικόνιση υψηλής ανάλυσης μας επιτρέπει να διερευνήσουμε πώς τα κανονικά εγκεφαλικά κύτταρα γίνονται καρκινικά κύτταρα και πώς συμπεριφέρονται. Αυτή η εικόνα καταδεικνύει τη διαδικασία διείσδυσης των καρκινικών κυττάρων (κόκκινο) στον φυσιολογικό εγκεφαλικό ιστό (πράσινο).
Απόψεις από τη φύση
Η μελέτη των μοντέλων οργανισμών, συμπεριλαμβανομένων των θαλάσσιων πλασμάτων, των ζεβέφυρων και των στρογγυλών σκωλήκων, παρέχει μια εικόνα για την όραση, την ανάπτυξη του εγκεφάλου και την αναγέννηση των νεύρων αντίστοιχα.
Τα πλάσματα της θάλασσας, συμπεριλαμβανομένου αυτού του καλαμάριου κοσμημάτων, εκπέμπουν το δικό τους φως για άμυνα, για να προσελκύσουν λεία και ακόμη και για να καμουφλάρουν. Σε βάθος 600 μέτρων, οι φωτεινές φωτεινές εκπομπές που εκπέμπονται από τα ελαφρά όργανα του καλαμάρι είναι πενιχρά ελκυστικές για το θήραμα.
Δύο αμφιβληστροειδή είναι ορατά σε κάθε μάτι αυτής της γαρίδας mantis. Οι γαρίδες Mantis έχουν το πιο περίπλοκο οπτικό σύστημα στον κόσμο. μπορούν να δουν ορατό και υπεριώδες φως και μπορούν να απεικονίσουν και να ανιχνεύσουν το κυκλικό πολωτικό φως, μια εξαιρετικά σπάνια ικανότητα στη φύση.
Αυτοί είναι οι νευρώνες που ψήνουν στον εγκέφαλο ενός zebrafish ηλικίας μιας εβδομάδας, καταγραφόμενος σε 3D χρησιμοποιώντας ένα μικροσκόπιο που έχει κατασκευαστεί κατά παραγγελία και έχει χρωματική κωδικοποίηση για βάθος. Η δραστηριότητα απεικόνισης στους εγκεφάλους νέων ζευγαριών θα μπορούσε να οδηγήσει σε μια κατανόηση του τρόπου με τον οποίο ο εγκέφαλος διαμορφώνεται για να λειτουργήσει.
Ένα πιάτο των C. elegans roundworms σε διάφορα στάδια του κύκλου ζωής τους. Το C. elegans είναι ένας απλός, ημιδιαφανής οργανισμός, καθιστώντας το ιδανικό πρότυπο για τους ερευνητές να μελετήσουν το νευρικό σύστημα.
Με ευχαριστίες στον σχεδιαστή γραφικών QBI Dr Nick Valmas, συγγραφέα επιστήμης Donna Lu και QBI υποψήφιος υποψήφιος Abdalla Z Mohamed.
Ο Wei Luan είναι μεταδιδακτορικός ερευνητής στο Πανεπιστήμιο του Queensland.
Ο Merja Joensuu είναι μεταδιδακτορικός ερευνητής στο Πανεπιστήμιο του Queensland.
Ο Ravi Kiran Kasula είναι διδακτορικός φοιτητής στο Πανεπιστήμιο του Queensland.
Αρχικά δημοσιεύθηκε στο The Conversation
No comments:
Post a Comment