El MIT inventa una técnica para observar el cerebro como nunca antes lo habíamos visto
Este nuevo método permite analizar las conexiones entre neuronas con una resolución y velocidad sin precedentes, un avance con gran potencial para el estudio de enfermedades.
Adentrarse en el cerebro humano y observar cada detalle sin alterarlo es el sueño imposible de la neurociencia, pero la tecnología lo acerca cada vez más a la realidad.
El Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT), en EE.UU., acaba de publicar en la revista Science una nueva metodología que combina varias innovaciones para obtener imágenes nítidas y de alta resolución de hemisferios cerebrales completos, procesando y rotulando con precisión cada detalle.
Como primera aproximación, los investigadores mapearon los cerebros de dos donantes, uno con la enfermedad de Alzheimer y el otro sano: es sólo el comienzo de lo que está por venir.
El nuevo método puede ayudar a aclarar mucho sobre nuestro cerebro
Caracterizar los detalles estructurales, celulares y moleculares del cerebro humano es crucial para comprender la función y disfunción del sistema nervioso central. Sin embargo, limitaciones técnicas han impedido realizar un análisis exhaustivo del cerebro humano.
El MEGAtome (vibrotomo mecánicamente mejorado de gran tamaño y sin abrasión) utilizado por el equipo del estudio permitió cortar con precisión sistemas biológicos de gran tamaño, minimizando la pérdida de información de conectividad, gracias al sistema de múltiples grados de libertad (DOF) que optimiza el control de la vibración de las cuchillas.
El corte de MEGAtome y la obtención de imágenes en lámina de luz han facilitado la cartografía molecular de alto rendimiento de muestras a escala ultra grande, como placas coronales intactas de cerebro humano y conjuntos de órganos de animales a escala de cohorte.
El método integrado de procesamiento de tejidos basado en hidrogeles denominado mELAST (magnifiable entangled link-augmented stretchable tissue-hydrogel) ha transformado los tejidos biológicos en hidrogeles elásticos, transparentes y expandibles, preservando al mismo tiempo las biomoléculas endógenas y las arquitecturas celulares nanoscópicas.
mELAST permitió obtener imágenes multiescala altamente multiplexadas de tejido cerebral humano intacto. UNSLICE (unificación de tejidos cortados mediante la conexión de puntos finales de fibras cortadas interconectadas) facilitó el registro preciso entre placas para reconstruir bloques de tejido cortado a nivel de fibra única, utilizando fibras inmunomarcadas específicas de cada tipo celular como puntos de referencia.
El equipo aplicó la plataforma tecnológica integrada para analizar la patología de la enfermedad de Alzheimer humana a varias escalas, revelando diversas características patológicas, como diferencias en las distribuciones de los tipos celulares, características morfológicas, orientaciones de las fibras neuronales y distribuciones de las sinapsis químicas.
Aprovechando UNSLICE, también demostraron un mapeo de proyección neuronal escalable con resolución de fibra única en cerebros humanos, que reveló patrones de proyección de fibras nerviosas que expresan proteínas patológicas.
Los resultados parecen ser alentadores
La plataforma tecnológica utilizada permite el fenotipado estructural y molecular escalable y totalmente integrado de células en tejidos a la escala del cerebro humano con una resolución y velocidad sin precedentes.
El equipo prevé que esta plataforma permitirá el análisis holístico de una gran cantidad de cerebros humanos y animales, facilitando así la comprensión de las homologías entre especies, las variaciones poblacionales y las características específicas de las enfermedades.
Además, este enfoque permitió el mapeo de una sola neurona y su integración con perfiles de expresión molecular. Este rasgo distintivo permitirá dilucidar los principios de organización de los circuitos neuronales y sus cambios específicos en el cerebro humano, avanzando así en nuestra comprensión de los mecanismos de las enfermedades.
Referencia de la noticia:
Park J., Wang J., Gjesteby L., et al. Integrated platform for multiscale molecular imaging and phenotyping of the human brain. Science (2024).