Para escanear un cerebro, primero corte 2000 veces con una hoja muy afilada

Para escanear un cerebro, primero corte 2000 veces con una hoja muy afilada

Para escanear un cerebro, primero corte 2000 veces con una hoja muy afilada

kate shaw

SAN DIEGO—Cuando entré al Brain Observatory, realmente no vi lo que esperaba de un banco de cerebros. Por supuesto, hay un espacio de laboratorio con paredes de vidrio y una nevera con algunos cerebros revestidos de Tupperware. Pero las paredes están adornadas con obras de arte, y los elegantes y modernos sofás emiten más una sensación de club nocturno que un ambiente estéril de laboratorio.

Coincidentemente, no es un banco de cerebros tradicional. En lugar de especímenes alineados en estantes y apilados en enormes congeladores, el neuroanatomista Dr. Jacopo Annese está seleccionando una vasta colección virtual de cerebros para alojarlos en línea. Llamada Biblioteca Digital del Cerebro, es un cambio importante en la forma en que almacenamos y estudiamos la información obtenida del cerebro.

Los anatomistas han recolectado y preservado tejidos blandos humanos durante más de 300 años; la práctica surgió tanto del anhelo de comprender cómo funcionan nuestros cuerpos como de un deseo mucho más tortuoso de vender órganos en el mercado negro.

Gracias a su textura gelatinosa, el cerebro siempre ha sido uno de los órganos más difíciles de trabajar. Pero a través de prueba y error, los científicos finalmente desarrollaron formas de fortalecer y preservar el cerebro para que pudiera ser examinado, disecado y estudiado.

La mayoría de los bancos de cerebros funcionan hoy como depósitos y distribuidores; una vez que se preserva un cerebro, se distribuyen varias partes y piezas a los investigadores con preguntas específicas sobre una región o enfermedad. Lo que queda del cerebro permanece en un congelador hasta que se necesite. Es un sistema práctico pero no holístico. Cualquier sentido de conectividad, de cómo las regiones del cerebro funcionan juntas como un órgano completo, puede perderse fácilmente en la confusión.

La conectividad es el santo grial de la neuroanatomía y es el principio rector de la Biblioteca digital del cerebro. En lugar del enfoque tradicional pieza por pieza del banco de cerebros (que Annese llama en broma «envoltura de carne»), el Observatorio del Cerebro tiene como objetivo hacer que los cerebros completos sean accesibles para cualquier persona interesada.

Piense en el proyecto como el Google Earth de la neurociencia.

Dr. Annese con uno de sus sujetos favoritos, encerrado en un bloque y listo para ser cortado.Agrandar / Dr. Annese con uno de sus sujetos favoritos, encerrado en un bloque y listo para ser cortado.

diego mariscal

para mirar más de cerca

Annese desafía el tropo del científico estirado; parece sentirse como en casa en la misma discoteca que sus sofás. Entra, un poco tarde, vestido con una camisa morada y un inmaculado traje color carbón. Es hablador y encantador con un acento italiano cantarín.

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Actualmente, el laboratorio de Annese está ubicado en un edificio bajo y anodino en la Universidad de California, San Diego. Pero está en proceso de transferir las operaciones del Brain Observatory al Institute of Brain and Society, la organización sin fines de lucro que creó en 2013.

Después de algunas bromas introductorias, nos sentamos frente a una computadora para jugar con la biblioteca digital del cerebro, y este ojo totalmente inexperto no tardó mucho en darse cuenta de sus beneficios.

Durante décadas, las imágenes por resonancia magnética nos han ayudado a mirar dentro de nuestros propios cuerpos, y hoy en día las resonancias magnéticas siguen siendo la mejor manera de mirar dentro de la cabeza de una persona viva. Pero el proceso de escaneo cuidadoso y patentado utilizado en el Observatorio del Cerebro ofrece una visión completamente nueva del cerebro, hasta sus núcleos y axones individuales.

«Cuando haces zoom en una imagen de resonancia magnética, realmente, en algún momento, no sabes qué está pasando en ese vóxel», demostró Annese, señalando un punto en una resonancia magnética. Cuando hizo zoom, la imagen se disolvió rápidamente en un borrón.

«Pero cuando Ud. De Verdad mira esos vóxeles, eso es lo que encontrarás”, continuó, haciendo zoom en un corte de cerebro que fue digitalizado para la Biblioteca. Aparece una hermosa imagen azul encaje; las fibras nerviosas que tienen solo dos o tres micrones de ancho son inequívocamente afiladas. A modo de comparación, un cabello humano tiene 75 micrones o más. Un solo glóbulo rojo suele tener unas cinco micras de ancho.

«Cuando hablas de mirar la estructura de tu cerebro, ese es un nivel de resolución que es como, digamos, átomos individuales para un físico», explicó el ex programador del Observatorio del Cerebro, Hauke ​​Bartsch. «Es muy detallado, y podemos ver la estructura de una manera que no es posible si solo entras en un escáner de resonancia magnética».

Esta imagen de alta resolución ya ha atraído a una gran cantidad de usuarios de las comunidades científica y médica que exploran el cerebro en busca de tratamientos, prevenciones y respuestas. Pero otros también son bienvenidos a explorar su colección; el acceso público es una piedra angular del Brain Observatory.

Uno de los beneficios de este amplio acceso es elevar el perfil y la notoriedad del proyecto; después de todo, los cerebros son geniales y la ciencia necesita todo el apoyo público que pueda obtener. Pero permitir que el público explore la biblioteca también aumenta la probabilidad de que alguien descubra algo fantásticamente interesante. Tome Google Earth, por ejemplo, que los entusiastas han utilizado para ubicar sitios arqueológicos, descubrir secretos de Corea del Norte y rastrear huellas de meteoritos. Los proyectos de ciencia ciudadana también han permitido a los aficionados encontrar cosas que los profesionales han pasado por alto, como toda una clase de galaxias llamadas «guisantes verdes». Con suficientes ojos curiosos en un conjunto de datos lo suficientemente grande, nunca se sabe lo que alguien va a encontrar.

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Vídeo: Cómo cortar un cerebro.

construir una biblioteca

Para decirnos algo, cada cerebro debe estar bien conservado. Y comienza tan pronto como muere un donante, con una resonancia magnética extendida una vez que la familia está lista para separarse del cuerpo. Luego, el cerebro se extrae cuidadosamente de la cabeza en un proceso llamado fenestración.

Inicialmente, el cerebro es tan suave como la mantequilla caliente; debe colgarse boca abajo en formaldehído en el refrigerador del laboratorio durante varios meses para que la tela se endurezca. Luego, el cerebro toma otro baño, esta vez en una solución de sacarosa. Durante este remojo, el azúcar desplaza las moléculas de agua en el cerebro, preservando mejor el tejido cuando se congela para cortarlo.

Y rebanar es el verdadero maratón. Un solo cerebro produce más de 2000 cortes de 70 micrones de espesor en un proceso minucioso que puede llevar días. La cuchilla afilada del micrótomo corta automáticamente el cerebro, pero alguien tiene que estar allí para apagar la cuchilla cada 600 cortes y cuidar adecuadamente cada una de esas invaluables rebanadas. En este video, puedes ver a Annese usar hábilmente un cepillo para barrer cada delicada sección del cerebro de HM, 2401 cortes en total. En otro guiño al acceso abierto, toda esta sesión de corte de 53 horas se transmitió en vivo en línea.

«Muchas cosas pueden salir mal» durante el proceso de corte, dijo la asistente de laboratorio Colleen Sheh. “Es manual, es una persona que toma las rebanadas. Así que se necesita mucho entrenamiento antes de dejar que alguien se siente y le corte el cerebro. Y hay mucha presión para hacerlo bien, porque el proyecto, sin mencionar a los donantes de cerebros, ha invertido mucho en cada espécimen.

Después de montar cada corte, se aplican tintes para resaltar los detalles de la estructura del cerebro (los axones normalmente no tienen un tinte azul como los que he visto). Entonces es el momento de la digitalización. Uno por uno, cada corte es fotografiado a 0,37 micras por píxel, una resolución 150 veces menor que el ancho de un cabello humano. A esta escala fina, se necesitan muchas imágenes unidas para formar cada rebanada; las secciones más grandes del cerebro, las que se extienden de oreja a oreja, tardan más de 24 horas en fotografiarse y escanearse.

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