Los tejidos de todo organismo vivo, por ejemplo el cerebro, siempre nacen de un pequeño número de células que se dividen y se mueven hasta llegar a su destino y posición final. El proceso de formación de un tejido u órgano en particular se llama morfogénesis, y el nacimiento de las neuronas se conoce como neurogénesis. Investigadores de la UPF Grupo de Investigación de Dinámicas del NeurodesarrolloLiderado por ICREA Acadèmia Profesor y Académico Cristina Bogadis, estudió estos dos procesos utilizando el cerebro posterior del pez cebra. Así, crearon un atlas tridimensional que permite saber cuándo se produce la diferenciación de las neuronas en su forma definitiva, además, demostraron que su posición final en el tejido depende del momento y lugar de su nacimiento. Los resultados de la búsqueda fueron Recientemente publicado en la revista eLife.

“Las técnicas de microscopía y análisis de imágenes que estamos raspando actualmente son impresionantes y nos permiten ver el movimiento de las células y la formación de muchas estructuras biológicas en tiempo real”, explica Bogadas. “Pero cuantificar la cantidad de biología que observamos es muy complejo, en general en biología es difícil de cuantificar y cuantificar. Por ejemplo, cuantificar el volumen cerebral es muy complejo porque es heterogéneo, no como un balón de fútbol que tiene el mismo distribuido uniformemente”. capas.”

Actualmente existen herramientas que permiten la cuantificación en 2D, pero pocas lo hacen en 3D. En colaboración con el Laboratorio Europeo de Biología Molecular de Barcelona (EMBL Barcelona), el equipo desarrolló una canalización, o software con diferentes tareas o funciones, para crear modelos 3D a partir de imágenes microscópicas que combinan diferentes señales que permiten ver las estructuras internas. Para lograrlo utilizaron DmakrUna plataforma que ellos mismos desarrollaron.

“Hemos visto que al usar marcadores fluorescentes que nos han permitido visualizar una población celular específica, podemos usarlos como biomarcadores a lo largo de la historia de vida de cada célula durante la formación de tejido y también para calcular el volumen que ocupa. y medir parámetros que antes no podíamos ver”

Entonces, combinaron algoritmos ya publicados para otras funciones y los vincularon de manera diferente para poder aplicarlos para responder a sus preguntas biológicas: ¿Cómo crecen las poblaciones de neuronas? ¿Cómo se generan las neuronas excitatorias (glutáricas) e inhibidoras (GABAérgicas)? “Hemos visto que al usar marcadores fluorescentes que nos han permitido visualizar una población celular específica, podemos usarlos como biomarcadores a lo largo de la historia de vida de cada célula durante la formación de tejido y también para calcular el volumen que ocupa. Esto nos permite visualizar y medir parámetros que antes no podíamos ver”.

Los investigadores han creado un atlas 3D del cerebro a partir de imágenes de microscopía confocal y herramientas computacionales para permitir comprender cuándo nacen las neuronas y cuál es su destino final. Pero, sobre todo, “esto nos permite deducir, de su ubicación en el cerebro, su fecha de nacimiento, ya que hay un gradiente intra-externo, es decir, que las neuronas que se diferenciaron antes están en la parte más profunda de las que fueron”. nacieron más tarde, permitiéndonos estudiar la dinámica de diferentes grupos neuronales”, explica Bogadis.

La parte del cerebro posterior que estudiaron ( cerebro rómbico) está altamente conservado en los vertebrados, es decir, no hay diferencia entre humanos y un tanque marino. También se le conoce como rombencéfalo primitivo porque en él se controlan las funciones básicas de los vertebrados, como la deglución, la respiración, la inervación de las vísceras, etc.

¿Cuál es la ventaja de esto? Por ejemplo, se pueden generar avatares humanos en pez cebra, es decir, podemos generar la mutación que necesitamos en pez. “Observamos cómo se desarrolla y en lugar de buscar neuroestimuladores como si fuera un pajar, podemos ir a un estado específico, mirar la distribución de las neuronas, y comparándolo con el atlas, podemos saber cuándo se ha producido un defecto neurológico. ocurrió”, explica Bogadas.

Este es el primer mapeo cerebral que se realiza en vertebrados, ya que existen mapas de Drosophila. El sistema está escrito en código abierto y se puede aplicar a cualquier órgano, por ejemplo, el corazón, y también se puede usar en cualquier modelo, por ejemplo, una mosca o un ratón. Solo requiere señales específicas de lo que el investigador quiere ver.

Artículo de referencia:

Matthias Blanc, Giovanni Dalmaso, Frédéric Udina, Cristina Bogadis. MAKER Digital 3D-Atlas dinámico y expandible para monitorear cambios temporales en el crecimiento del tejido durante la formación del rombencéfalo. eLife 2022. DOI: https://doi.org/10.7554/eLife.78300