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Novos mapas do cérebro do porco facilitam descobertas da neurociência humana

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Quando os cientistas precisam entender os efeitos dos novos ingredientes das fórmulas infantis no desenvolvimento do cérebro, raramente conseguem realizar estudos iniciais de segurança em humanos. Afinal, poucos pais estão dispostos a entregar seus recém-nascidos para experimentar ingredientes não testados.

Digite o porco doméstico. O desenvolvimento do cérebro e do intestino é notavelmente semelhante ao dos bebês humanos, muito mais do que o dos tradicionais animais de laboratório, ratos e camundongos. E, como bebês, porcos jovens podem ser escaneados usando equipamentos clinicamente disponíveis, incluindo ressonância magnética não invasiva ou ressonância magnética. Isso significa que os pesquisadores podem testar intervenções nutricionais em porcos, observar seus efeitos no cérebro em desenvolvimento usando ressonâncias magnéticas e fazer previsões informadas sobre como esses mesmos nutrientes afetarão bebês humanos.

Por quase uma década, os cientistas confiaram em um mapa baseado em ressonância magnética ou atlas do cérebro de porco, desenvolvido na Universidade de Illinois com porcos de 4 semanas de idade, para entender onde e como os nutrientes e outras intervenções afetam o cérebro em desenvolvimento. Agora, os cientistas de Illinois atualizaram esse atlas, aumentando sua resolução por um fator de quatro, e também adicionaram um novo atlas para porcos adolescentes de 12 semanas.

“Essa melhoria na resolução espacial faz uma grande diferença quando você olha para o desenvolvimento em um cérebro de porco pequeno e tenta ver como sua intervenção está mudando a estrutura, o tamanho ou mesmo a função no cérebro”, disse Brad Sutton, professor do Departamento de Bioengineering, diretor técnico do Center for Biomedical Imaging do Beckman Institute of Illinois, e co-autor do estudo do atlas do cérebro, publicado no Métodos do Journal of neurcience.

Ryan Dilger, professor associado do Departamento de Ciências Animais e autor principal do estudo do atlas, acrescenta: “Trata-se de nossa capacidade de distinguir uma parte do cérebro de outra. Quanto maior a resolução, mais confiavelmente podemos dizer que esta peça é o hipocampo, por exemplo. Parte da necessidade de um atlas é que cada grupo de pesquisa que trabalha nesta área referencie consistentemente as mesmas partes ou regiões do cérebro. Precisamos ter termos comuns e infraestrutura para falar a mesma língua “.

Para construir o atlas atualizado, os pesquisadores anestesiaram e escanearam porcos de 4 e 12 semanas de idade no Beckman Center for Biomedical Imaging usando um scanner de ressonância magnética Siemens Prisma 3T de última geração. As varreduras de vários porcos em cada classe de idade foram calculadas em um único atlas para cada idade, para contabilizar a variação entre os indivíduos. Os pesquisadores então identificaram digitalmente e isolaram 26 regiões de interesse, incluindo o cerebelo, medula, córtex direito e esquerdo e outros, e forneceram padrões volumétricos para cada uma no porco.

“Fornecemos os volumes absolutos e relativos não só para todo o cérebro, mas também para tecidos como a substância cinzenta, a substância branca, o líquido cefalorraquidiano, bem como todas as diferentes regiões de interesse. Esses dados normativos podem servir de referência para outros você pode estar interessado em ver como uma determinada intervenção influencia o crescimento ou desenvolvimento do cérebro em porcos “, diz Joanne Fil, estudante de doutorado no Programa de Neurociência de Illinois e principal autora do estudo do atlas.

Os pesquisadores usaram o atlas do cérebro de porco acima para o avanço da neurociência em todo o mundo, com cerca de 450 downloads até o momento. As descobertas coletivas possibilitadas pelo atlas vão muito além da nutrição pediátrica para incluir uma compreensão mais profunda do eixo microbiota-intestino-cérebro, que parece estar relacionado a situações clínicas comuns.

Dilger diz que o novo atlas dará aos pesquisadores uma visão ainda mais precisa do cérebro, permitindo descobertas mais avançadas. E com a adição do Atlas de Porcos Sênior, eles poderão estender suas descobertas ainda mais.

“Com 24 semanas de idade, ou seis meses, o porco está sexualmente maduro. Esperançosamente, nessa idade, o porco terá completado a maior parte, senão todo, o desenvolvimento do seu cérebro”, diz Fil. “Portanto, agora podemos ver como nossas intervenções afetam o desenvolvimento não apenas na infância, mas também na idade adulta do porco.”

Fil acrescenta que o estudo também fornece uma descrição detalhada do processo usado para criar o atlas, dando aos pesquisadores as plantas para criar atlas adicionais para outros animais.

Mas há muito a ser dito sobre os porcos como um importante animal de pesquisa biomédica.

“Você pode estudar o desenvolvimento do cérebro de um camundongo, mas para alguns estudos, o cérebro do camundongo não é semelhante ao cérebro humano em alguns aspectos importantes. Além disso, você não pode realmente estudar os efeitos da intervenção cerebral diretamente no cérebro humano. Humanos. , porque embora possamos levar as pessoas para o exame, nem sempre podemos modificar sua dieta e tentar componentes diferentes “, diz Sutton.

“Então o porco está exatamente no ponto ideal: seu cérebro tem o tamanho certo para usar ressonâncias magnéticas humanas e o desenvolvimento do cérebro do porco se assemelha ao de humanos. E temos ferramentas para poder estudá-lo em grandes detalhes, especialmente neste campus e fazendo grandes coisas com ele. O porco é perfeito para estudar o cérebro. “

Dilger acrescenta: “Estamos usando equipamento clínico humano real no porco. Estamos levando um microscópio ao cérebro do porco de forma eficaz e não invasiva enquanto ele ainda está vivo. Esse é o benefício. Podemos dar uma olhada virtual dentro do cérebro do porco vários vezes. vezes ao longo da vida do porco para ver como o cérebro está se desenvolvendo estruturalmente. “

Os novos atlas estão disponíveis gratuitamente para download em pigmri.illinois.edu.

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Traduzido de Science Daily

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