neurony | Svět2000

Vědci zveřejnili 3D rekonstrukci části lidského mozku

26. 9. 2024 Iveta Mauci, šéfredaktorka a licencovaná autorka vědeckých zpráv NASA, ESO, ESA, AAAS a EurekAlert 0 komentářů 2 min read 651 Zobrazení datová sada, lidský mozek, medicína, neurony, věda

Medicína Nové Věda

***Zmapovaný fragment lidského mozku. Výzkumníci publikovali dosud největší datovou sadu neuronových spojení.*** *Šest vrstev excitačních neuronů barevně odlišených podle hloubky.*

Jeden milimetr krychlový mozkové tkáně nemusí znít jako hodně. Ale vezmeme-li v úvahu, že miniaturní čtvereček obsahuje 57 000 buněk, 230 milimetrů krevních cév a 150 milionů synapsí, pak to vše dohromady představuje 1400 terabajtů dat.

Nejmodernější algoritmy AI společnosti Google umožňují rekonstrukci a mapování mozkové tkáně ve třech rozměrech. Tým také vyvinul sadu veřejně dostupných nástrojů, které mohou výzkumníci použít k prozkoumání a anotaci konektomu.

Harvardský tým vedený Jeffem Lichtmanem, profesorem molekulární a buněčné biologie, společně s výzkumníky z Google, dokázali něco obrovského. Dosud největší 3D rekonstrukci části lidského mozku v synaptickém rozlišení. Ukazuje v živých detailech každou buňku a její síť nervových spojení v minimalistickém kousku lidské temporální kůry. A to o velikosti poloviny zrnka rýže.

Google Research AI

Tento mistrovský čin je nejnovějším dílem v téměř 10leté spolupráci s vědci z Google Research. Ti kombinují zobrazování pomocí Lichtmanovy elektronové mikroskopie s algoritmy AI k barevnému kódování a rekonstrukci extrémně složitého zapojení mozků savců.

Konečným cílem této spolupráce, bylo vytvoření mapy s vysokým rozlišením neurální kabeláže celého mozku myši. Ta by obsahovala asi 1000krát větší množství dat, než jaké právě vytvořili z 1 milimetru krychlového fragmentu lidské kůry.

„Slovo ‚fragment‘ je ironické,“ řekl Lichtman. „Terabyte je pro většinu lidí obrovský, ale fragment lidského mozku, jen nepatrný, malinký kousek lidského mozku, jde stále o velikost tisíce terabajtů.“

Nejnovější mapa obsahuje dosud neviděné detaily struktury mozku, včetně vzácné, ale výkonné sady axonů spojených až 50 synapsemi. Tým také v tkáni zaznamenal neobvyklé zvláštnosti, jako například malý počet axonů, které tvořily rozsáhlé přesleny. Vzhledem k tomu, že jejich vzorek byl odebraný pacientovi s epilepsií, nejsou si jisti, zda jsou takové neobvyklé útvary patologické, nebo prostě vzácné.

**Sdílená datová sada H01.**
Byla vykreslená řada histologických znaků v 1 mm ³ lidského mozku, včetně neuropilu (A) a jeho segmentace (B) v rozlišení nanometrů, anotovaných synapsí (C) , xcitačních neuronů (D) , inhibičních neuronů (E), astrocytů (F), oligodendrocyty (G), myelin (H ) a krevní cévy (I). Byla také identifikovaná dříve nerozpoznaná neuronální třída (J) a multisynaptická spojení (**K).**

Lichtmanovým oborem je „connectomika“, která se snaží podobně jako genomika, vytvářet komplexní katalogy struktury mozku. A to až po jednotlivé buňky a kabeláž. Takto dokončené mapy by osvětlily cestu k novým pohledům na mozkové funkce a nemoci, o kterých toho vědci stále moc neví.

Zdroje: AAAS, vědecká studie byla publikovaná v časopise Věda, DOI10.1126/science.adk4858

Tvar neuronu může mít hodně společného s tvarem střev a obezitou

3. 4. 2024 Andrea Březinová 3 min read 180 Zobrazení leptin, mozek, neurony, nová studie, obezita

Nové

Obezita středního věku je způsobena změnami tvaru neuronů v mozku

Bylo zjištěno, že změna tvaru určité struktury neuronů má významný dopad na obezitu u potkanů. Vědci se domnívají, že nález se přenese na lidi a mohl by nám jednoho dne pomoci bojovat s našimi vlastními tukovými zásobami středního věku.

Výzkumníci z univerzity v Nagoji, univerzity v Osace a dalších institucí v Japonsku, provedli studii na hlodavcích, aby se pokusili zjistit, jak tvar neuronů a způsob, jakým se mění s věkem, mohou souviset s obezitou.

Ve své studii publikované v EurekAlert, se zaměřili na protein zvaný melanokortin-4 (MC4R), což je chemický posel v mozku, který působí tak, že potlačuje příjem potravy, když tělo cítí příliš mnoho kalorického příjmu.

Zjistili, že MC4R se hromadí ve strukturách podobných anténám známým jako primární řasinky v několika skupinách neuronů v oblasti hypotalamu v mozku. MC4R v těchto strukturách je aktivován signálem přejídání dodávaným hormony známými jako melanokortiny.

Vyzbrojeni těmito informacemi se vědci rozhodli zjistit, zda se struktura řasinek změnila u mladých oproti starším myším, a pokud ano, zda by to mohlo vysvětlit důvod, proč mají kila tendenci se s věkem nabalovat.

Jistě, řasinky MC4R byly o něco kratší u potkanů středního věku (ve věku šest měsíců) než u jejich mladších bratrů (ve věku devět týdnů). To odpovídalo pomalejšímu metabolismu a schopnosti spalovat tuky u starších hlodavců.

„Věříme, že podobný mechanismus existuje i u lidí,“ řekl hlavní autor studie, Kazuhiro Nakamura z Nagojovy univerzity Postgraduální lékařské fakulty. „Doufáme, že naše zjištění povede k základní léčbě obezity.“

Při bližším pohledu na MC4R vědci nasadili jedné skupině potkanů standardní stravu, aby stanovili základní linii smršťování řasinek s věkem. Poté nasadili dvěma dalším skupinám buď dietu s vysokým obsahem tuků, nebo omezenou dietu. Zjistili, že potkanům, kteří si užívali jídla s vysokým obsahem tuku, se jejich řasinky MC4R s věkem zmenšovaly (dá se říci, že pětkrát) rychleji, zatímco u potkanů s omezenou dietou se řasinky zmenšovaly pomaleji .

Při pohledu na situaci z ještě jiné perspektivy tým také geneticky upravil zkrácené řasinky MC4R u mladých potkanů. To vedlo hlodavce k tomu, že více jedli, měli snížený metabolismus a přibývali na váze, čímž se posílilo spojení mezi krátkými řasinkami MC4R a obezitou.

Nakonec vědci zkoumali způsob, jakým hormon známý jako leptin fungoval u experimentálních potkanů. Leptin je hormon, o kterém se předpokládá, že pomáhá regulovat chuť k jídlu. Citlivost na leptin byla zkoumána ve vztahu k obezitě v mnoha studiích, včetně jedné, která se zaměřovala na enzym v tukových buňkách, který by mohl změnit jejich citlivost na hormon a vést k rychlému úbytku hmotnosti. V této studii potkani se zkrácenými řasinkami, kterým byl podáván leptin, nezaznamenali žádné účinky na snížení chuti k jídlu.

„Tento jev, nazývaný leptinová rezistence, je často pozorován také u obézních lidských pacientů,“ řekl Manami Oya, první autor studie. „To je překážka v léčbě obezity, ale příčina je dlouho neznámá.

„U obézních pacientů tuková tkáň vylučuje nadměrné množství leptinu, který spouští chronické působení melanokortinu. Naše studie naznačuje, že to může podporovat zkracování řasinek MC4R+ související s věkem a uvádět zvířata do sestupné spirály, kdy se melanokortin stává neúčinným, což zvyšuje riziko obezity.“

Samozřejmě bude zapotřebí více studií, aby se zjistilo, zda se zjištění přenesou na lidské subjekty. Nakamura prozatím opakuje nepříliš zábavné rady odborníků na hubnutí, které už desítky let říkají: dávejte si pozor na to, co jíte.

„Umírněné stravovací návyky by mohly udržet řasinky MC4R dostatečně dlouho na to, aby udržely mozkový systém proti obezitě v dobrém stavu, i když stárneme,“ řekl.

Zdroj: Univerzita v Nagoji prostřednictvím EurekAlert