Minha Visão

Incrivelmente Detalhado Mapa Revela Como o Cérebro Muda Com o Envelhecimento

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Se o cérebro é a nossa Terra, então nós, como moradores, são individuais células do cérebro.

Assim como os nossos relacionamentos humanos e conexões podem toque, empurre, ou drasticamente a mudança de valores sociais e consequências, as conexões entre os neurônios formulário de complexas redes que determinam o resultado de sua mente. Seus pensamentos, memórias, comportamentos; os seus valores, visão de mundo, de saúde mental—tudo o que faz de você você é calculado e armazenado nessas conexões, chamadas de sinapses, que marcam os nossos cérebros como bilhões de estrelas no céu noturno.

Se um conectoma de grande escala instantâneo de todas as suas conexões neurais—é um frouxo “cópia” de você em um momento, as sinapses são um fluido representação de como você mudar e crescer ao longo do tempo. Semelhantes aos humanos conexões, as sinapses vêm em variedades diferentes e evoluir à medida que a idade. Contudo, até agora, perceber como essas sinapses mudar à medida que o tempo passa tem sido quase impossível.

Na semana passada, em um tecnológica tour-de-force, uma equipe Europeia do Reino Unido, França e Suécia, liderada pelo Dr. Seth G. N. Grant na Universidade de Edimburgo, redefiniu impossibilidade com um papel na Ciência. Perscrutando os cérebros de ratos em diferentes idades—um dia, uma semana, e todo o caminho até um idoso de 18 meses—a equipe construídos mapas de cerca de 5 bilhões de sinapses, o esboço de uma linha de tempo de sua diversidade e números em mais de 100 diferentes regiões do cérebro com a idade.

Se anterior cérebro mapas eram de papel maps ou no Google maps, onde você pode aumentar o zoom em um único momento, esta equipa do synaptic mapa é um documentário (ou de um Médico Estranho, do tempo da pedra) que permite percorrer e analisar sinapses ao longo do tempo.

Imagens impressionantes de lado, a obra destina-se a desvendar alguns dos segredos mais profundos do nosso cérebro como podemos crescer e a idade. Por que, por exemplo, que as pessoas geralmente desenvolvem autismo na infância, mas a esquizofrenia em adultos jovens? Por que nossas memórias e habilidades cognitivas falhar gradualmente com a idade? Estas respostas pode estar na forma como o nosso sinapses—e, assim, nossos cérebros’ cálculos— alterar a idade.

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“O cérebro é a coisa mais complexa que nós conhecemos e compreensão a este nível de detalhe é um passo importante para a frente”, disse Grant. “Acreditamos que estes resultados serão fundamentais para ajudar a entender por que o cérebro é susceptível a doenças em diferentes momentos da vida e de como as mudanças no cérebro, à medida que envelhecemos.”

O Synaptic Enigma

Embora os neurônios são muitas vezes chamados de “basic unidade computacional do cérebro, recentemente os cientistas começaram a se questionar se esse é realmente o caso. Os neurônios são um pouco como uma rede de processadores de computador, com o indivíduo peças físicas de realizar cálculos diferentes do que outros. Apesar da complexidade, a sinapse é o lugar onde um neurônio recebe on-line e bate-papos com o outro.

Uma sinapse é um crescendo, alterando dispositivo capaz de armazenar informações, enquanto alterando a forma como essa informação é passada. Quando os neurônios “conectar-se” em redes, que são amplamente considerado o hardware base do que pensam como nós, eles não fisicamente conectam-se umas às outras. Ao invés, as sinapses entre dois neurônios alterar a forma como muitas vezes eles vão falar uns com os outros—se de um montante neurônio confiável passa a informação para o seu parceiro jusante, em seguida, os dois são “ligado”. Se os dois neurônios não formam um link, então a sinapse fisicamente alterações para reduzir a chance de que os dois vão ligar.

Se isso ainda soa mão-ondulado, imagem de uma sinapse como dois extremamente íntimo comunidades. Um é o montante do neurônio, o outro a jusante. As duas são separadas por uma fenda—uma trincheira ou um rio de tipos—que ambos os lados podem enviar mensageiros para no borbulhante naves espaciais para se comunicar um com o outro. Cada comunidade é composta de centenas de proteínas. Se qualquer selvagem, ele pode causar mais de 130 tipos diferentes de doenças do cérebro.

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Nós já sabemos que interromper o “andaime” proteínas de sinapses pode causar muitos transtornos cerebrais, mas como essas comunidades se alterar ao longo do tempo é realmente misterioso, os autores explicou.

Um Mapa do Cérebro

Em seu novo estudo, a equipe construiu um mapa em tempo de sinapses no cérebro de rato, o que eles chamam de o “tempo de vida synaptome arquitetura” ou LSA. O projeto faz parte do Mouse Vida Synaptome Atlas, que vem com uma variedade de ferramentas para pesquisadores para cavar para entender melhor como o nosso cérebro de idade com o tempo.

rato jovem cérebro sinapse diversidade
Uma fatia de um rato jovem do cérebro, com o limitado sinapse diversidade. Crédito: Zhen Qui e Seth Grant, da Universidade de Edimburgo

Para construir a sua sináptica linha de tempo, a equipe analisou o cérebro de um tipo de ratos transgênicos que têm algumas proteínas em suas sinapses destaque com uma proteína fluorescente. A equipe escolheu os dez pontos da sua vida, cobrindo toda a gama de recém-nascido ao adolescente para a idade adulta e os idosos.

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Sob o microscópio, eles olharam para diferentes tipos de sinapses em todo o cérebro, com base na sua proteína, composição e aspecto geral. No geral, eles encontraram 37 distintos tipos de sinapses para pista, que foram espalhados através dos 109 diferentes regiões do cérebro com 12 principais “distritos.”

Imediatamente, a equipe encontrou dramáticas mudanças no cérebro do synaptic populações durante toda a vida. De modo geral, a equipe disse, a mudança de toda a vida vem em três fases. Desde o nascimento até um mês de idade, o número de sinapses e sua complexidade aumenta dramaticamente como o cérebro define sua arquitetura de computação. Na segunda fase, a partir da idade adulta para a idade média, as sinapses permanecem relativamente estáveis. Finalmente, no final da vida adulta, eles queda em número e tamanho.

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rato adulto cérebro sinapse vista
Uma fatia de um rato adulto do cérebro, com o aumento da densidade de sinapses e a diversidade. Cada ponto colorido é uma sinapse, com a mesma cor que representa o mesmo tipo de sinapse.
Crédito: Seth Grant, da Universidade de Edimburgo

Mas o interessante peças veio quando os pesquisadores investigados mais a fundo. Cada região do cérebro foi cerca de um estado separado, ou a nação, com a sua própria programação e o cronograma de sinapse alterações até cerca de três meses após o nascimento. Em vez de um platô de sináptica cidadãos, cada região do cérebro que tem várias ondas de diversas sinapse alterações.

Tudo fica ainda mais complicado. Dentro do hipocampo, região do cérebro que registra sua vida cotidiana das memórias, os tipos de proteínas que compõem a sinapse também de mudança dentro de uma perspectiva de vida. Essas alterações parecem influenciar o hipocampo elétrico—e, portanto, computacional—saída. É um pouco parecido com a descoberta de que uma região do cérebro mudanças em sua população de maquiagem, e assim, na sua étnica e cultural de normas através das gerações.

Todos juntos, a maneira que o cérebro sinapses mudanças no espaço e no tempo, disseram os autores, poderia explicar um “tempo de vida transições na capacidade intelectual, da memória e de suscetibilidade a distúrbios de comportamento.”

rato adulto conexões sinápticas do cérebro
Outro modo de exibição de um rato adulto do cérebro (o lado), apresentando uma grande variedade de sinapses.
Crédito: Zhen Qui e Seth Grant Universidade de Edimburgo

Todos Nós Alteração

Em uma forma, talvez, esses resultados não são tão surpreendente. Todos nós alterar—nós somos um pouco diferentes pessoas em diferentes fases de nossas vidas.

No entanto, é notável que podemos captar essas mudanças como mídias físicas dentro real cérebros. Alterações nas sinapses alter do cérebro de redes, disseram os autores, que são potencialmente relevantes para a “trajetória de funções cognitivas descritas no tempo de vida de estudos do comportamento humano.” Você não é o conectoma; a sua história de vida é escrita em alterações de sinapses que compõem o conectoma.

Através da pesquisa do físico blocos de construção das nossas mentes, o estudo fornece uma série de ferramentas para ajudar os outros a fazer o mesmo, em diferentes tipos de sinapses. O recurso, oferecidas gratuitamente para os pesquisadores, abre a porta para a construção de um documentário da mente em detalhes impressionante; temos, agora, a era do mapeamento do cérebro onde nós só olhar para quadros congelados no tempo.

Faixa de Crédito da Imagem: Zhen Qui e Seth Grant, da Universidade de Edimburgo

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