ONSDAG 24 OKTOBER, 2012
Ett team av neurovetenskapsmän från Cold Spring Harbour-laboratoriet (New York) har föreslagit ett revolutionerande nytt sätt att bestämma potentialen för neuronal anslutning ('connectome') för hela mushjärnan, i en uppsats publicerad i tidskriften 'PLoS Biology' '.
Teamet, under ledning av professor Anthony Zador, syftar till att ge en fullständig beskrivning av neuronal anslutning. För närvarande är den enda metoden för att erhålla denna information med hög precision baserad på undersökningen av synapsen för varje cell med elektronmikroskopi; Men metoden är långsam, dyr och kräver mycket arbete.
Nu har Zador och hans medarbetare föreslagit högpresterande DNA-sekvensering för att testa anslutningen mellan neuronala kretsar med samma upplösning som hos enskilda neuroner. Enligt forskaren "planerar vi att göra det genom en process vi utvecklar, kallad BOINC: streckkoden för var och en av de neurala anslutningarna."
Förslaget kommer vid en tidpunkt då flera vetenskapliga team i USA gör framsteg i sina ansträngningar för att kartlägga hjärnans anslutningar hos däggdjur. Dessa studier använder injektioner av spårfärgämnen eller virus för att kartlägga neuralkoppling i en mesoskopisk skala - en mellanstor upplösning som gör det möjligt att spåra neuronfibrer mellan hjärnregionerna.
Zador-teamet vill emellertid spåra anslutningar utöver den nämnda mesoskopiska skalan, på nivå med synaptiska kontakter mellan par av enskilda neuroner. BOINC-streckkodstekniken kan enligt Zador "ge en omedelbar bild av processerna som utförs av en krets." Å andra sidan lovar BOINC-metoden att vara mycket snabbare och billigare än metoder baserade på elektronmikroskopi.
BOINC-metoden består av tre steg. Först märks varje neuron med en specifik DNA-streckkod - en streckkod bestående av endast 20 slumpmässiga "bokstäver" av DNA kan märka en miljard neuroner, många fler än de i mushjärnan .
Det andra steget fokuserar på neuroner som är synaptiskt anslutna och deras respektive streckkoderassocierade. Detta uppnås genom ett virus - såsom pseudorabiesviruset - som kan flytta genetiskt material genom synapser. "För att dela streckkoder genom synapser måste viruset vara utformat för att bära streckkoden inom sin egen genetiska sekvens, " förklarar Zador, "efter att viruset sprids genom synapserna, neuron avslutas med en streckkodspåse, som inkluderar sin egen kod och de för dess synaptiskt kopplade partners. "
Det tredje steget i metoden består i sammanslagning av streckkoderna för de synaptiskt anslutna neuronerna för att skapa enskilda DNA-bitar, som sedan kan läsas genom metoder för hög sekvenseringsprestanda. Dessa dubbla streckkodssekvenser kan beräknas beräkningsmässigt för att avslöja hjärnans synaptiska kopplingsschema.
Tillsammans, säger Zador, om BOINC klarar testfasen, kommer det att erbjuda ett billigt och snabbt sätt att kartlägga en anknytning, till och med däggdjurshjärnkomplex.
Källa:
Taggar:
Nyheter Hälsa Sex
Ett team av neurovetenskapsmän från Cold Spring Harbour-laboratoriet (New York) har föreslagit ett revolutionerande nytt sätt att bestämma potentialen för neuronal anslutning ('connectome') för hela mushjärnan, i en uppsats publicerad i tidskriften 'PLoS Biology' '.
Teamet, under ledning av professor Anthony Zador, syftar till att ge en fullständig beskrivning av neuronal anslutning. För närvarande är den enda metoden för att erhålla denna information med hög precision baserad på undersökningen av synapsen för varje cell med elektronmikroskopi; Men metoden är långsam, dyr och kräver mycket arbete.
Nu har Zador och hans medarbetare föreslagit högpresterande DNA-sekvensering för att testa anslutningen mellan neuronala kretsar med samma upplösning som hos enskilda neuroner. Enligt forskaren "planerar vi att göra det genom en process vi utvecklar, kallad BOINC: streckkoden för var och en av de neurala anslutningarna."
Förslaget kommer vid en tidpunkt då flera vetenskapliga team i USA gör framsteg i sina ansträngningar för att kartlägga hjärnans anslutningar hos däggdjur. Dessa studier använder injektioner av spårfärgämnen eller virus för att kartlägga neuralkoppling i en mesoskopisk skala - en mellanstor upplösning som gör det möjligt att spåra neuronfibrer mellan hjärnregionerna.
Zador-teamet vill emellertid spåra anslutningar utöver den nämnda mesoskopiska skalan, på nivå med synaptiska kontakter mellan par av enskilda neuroner. BOINC-streckkodstekniken kan enligt Zador "ge en omedelbar bild av processerna som utförs av en krets." Å andra sidan lovar BOINC-metoden att vara mycket snabbare och billigare än metoder baserade på elektronmikroskopi.
BOINC-metoden består av tre steg. Först märks varje neuron med en specifik DNA-streckkod - en streckkod bestående av endast 20 slumpmässiga "bokstäver" av DNA kan märka en miljard neuroner, många fler än de i mushjärnan .
Det andra steget fokuserar på neuroner som är synaptiskt anslutna och deras respektive streckkoderassocierade. Detta uppnås genom ett virus - såsom pseudorabiesviruset - som kan flytta genetiskt material genom synapser. "För att dela streckkoder genom synapser måste viruset vara utformat för att bära streckkoden inom sin egen genetiska sekvens, " förklarar Zador, "efter att viruset sprids genom synapserna, neuron avslutas med en streckkodspåse, som inkluderar sin egen kod och de för dess synaptiskt kopplade partners. "
Det tredje steget i metoden består i sammanslagning av streckkoderna för de synaptiskt anslutna neuronerna för att skapa enskilda DNA-bitar, som sedan kan läsas genom metoder för hög sekvenseringsprestanda. Dessa dubbla streckkodssekvenser kan beräknas beräkningsmässigt för att avslöja hjärnans synaptiska kopplingsschema.
Tillsammans, säger Zador, om BOINC klarar testfasen, kommer det att erbjuda ett billigt och snabbt sätt att kartlägga en anknytning, till och med däggdjurshjärnkomplex.
Källa:
