El software que mapea las neuronas para referirse al atlas del cerebro


“Observador de rebanadas”: el software hace coincidir una rebanada de cerebro (arriba) con un atlas de referencia (abajo) y puede ser usado con diferentes métodos de tinción (verde, azul, rojo).



POR CHLOE WILLIAMS

Fuente: Spectrum / 29/07/2020

Fotografía: Spectrum

Un programa de ordenador alinea automáticamente las imágenes del cerebro del ratón con un atlas cerebral de referencia y, por lo tanto, mapea las neuronas individuales manchadas en las imágenes (1). Lanzada por primera vez en 2018, la herramienta ayuda a los investigadores a analizar las neuronas y sus conexiones de forma estandarizada. Se describió en mayo en Cell Reports.

Los científicos, generalmente, trazan un mapa de las neuronas etiquetando las células y trazando sus proyecciones a través de imágenes sucesivas de cortes del cerebro. Para descifrar la ubicación de una neurona, necesitan hacer coincidir visualmente una imagen de un corte cerebral con una imagen similar en un atlas de referencia en 2D.

Este enfoque, sin embargo, es muy subjetivo y propenso a errores. Los atlas de referencia suelen representar el cerebro en secciones transversales de adelante hacia atrás, como rebanadas de una barra de pan, o de izquierda a derecha. Pero en el laboratorio, los científicos podrían, inadvertidamente, cortar el tejido cerebral en un ligero ángulo, de modo que los bordes de las regiones cerebrales difieren de los de un atlas. Los cerebros de los ratones también varían en forma y tamaño, haciendo que las imágenes de diferentes animales sean difíciles de comparar.

Por el contrario, el software detecta automáticamente la ubicación precisa de una imagen y el ángulo de corte dentro de un atlas de referencia en 3D, el Marco Común de Coordenadas del Cerebro de Ratón Allen. Permite a los investigadores señalar las regiones del cerebro en las que se encuentran las neuronas individuales. La herramienta también reconstruye las neuronas rastreadas dentro del atlas de referencia tridimensional, para que los científicos puedan combinar y contrastar los datos obtenidos de diferentes ratones.

Dada una serie de imágenes del cerebro, el software compara cada imagen con varias secciones transversales del atlas de referencia tridimensional. A continuación, hace coincidir cada imagen con la sección transversal más similar, calificando la similitud de las imágenes en función de la forma de las estructuras cerebrales, y ajusta cada imagen para que se ajuste al tamaño y la forma del atlas de referencia. Al alinear muchos cortes del cerebro, el software puede trazar el camino de las neuronas individuales en 3D dentro de un cerebro estándar.

Los investigadores probaron el software en secciones transversales distorsionadas seleccionadas al azar del atlas de referencia, imitando imágenes de cortes cerebrales capturados en un laboratorio. Los límites dibujados alrededor de las regiones del cerebro, usando el software, fueron significativamente más precisos que los límites dibujados manualmente, informan los investigadores.

El software también detectó con precisión la ubicación de un corte: los errores de posición de delante hacia detrás estaban a menos de 50 micras, y los errores en el ángulo de corte estaban a menos de un grado. En una prueba, el equipo logró este nivel de precisión usando sólo dos cortes de diferentes lugares del cerebro, lo que sugiere que el software funciona bien incluso cuando hay pocas imágenes disponibles.

La herramienta puede ayudar a arrojar luz sobre la organización de los circuitos neuronales, incluyendo aquéllos involucrados en el autismo, dicen los investigadores. El código del software está disponible gratuitamente en línea.

REFERENCIAS:

1. Song J.H. y otros. Cell Rep. 31, 107682 (2020) PubMed.

TAGS: autismo, imágenes del cerebro, conectividad, circuitos neurales, tecnología

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