Op zoek naar de klepel

bij dezen en genen

Tag archief: connectoom

Een kijkje in het brein

Een groep onderzoekers uit Stanford heeft een nieuwe methode ontwikkeld om een kijkje te nemen in de hersenen. Deze techniek, die CLARITY heet, kan toegepast worden op hele hersenen van kleine dieren zoals muizen of op stukken van de hersenen van grotere organismen als mens of dier. De verschillende weefsels en cellen kunnen onderscheiden worden met kleurstoffen door middel van immunofluorescentie of immunohistochemie.

Rat Hippocampus Ab

De hippocampus van de rat gekleurd door immunofluorescentie met behulp van 3 verschillende antilichamen

Het probleem met de bestudering van weefsels is dat de lipiden (vetten), waar de celwand uit bestaat, het monster ondoorzichtig maken. Men is daardoor genoodzaakt ultradunne plakjes van een weefsel te maken, deze te kleuren en daarna de verschillende microscopische foto’s die ervan gemaakt worden weer te reconstrueren tot een driedimensionaal geheel via de computer. Dit vergt een hoop werk dat bovendien artefacten voortbrengt.

Acrylamide is een stof die in laboratoria gebruikt wordt om electroforeses mee uit te voeren. De stof vormt een gel of netwerk waarin de mazen het mogelijk maken moleculen van verschillende grootte te scheiden. Nu is het de groep uit Stanford gelukt met behulp van acrylamide en formaldehyde een netwerk te maken waarin de structuur van de verschillende macromoleculen van de cel, zoals proteïnen, DNA en RNA, bewaard blijven. Het netwerk van de gel bindt zich dankzij de formaldehyde aan deze moleculen en na het harden van de gel kunnen de lipiden met SDS (Sodium (natrium) Dodecyl Sulfaat) weggewassen worden. Daarmee is het weefsel doorzichtig geworden. Het weefsel kan vervolgens gekleurd worden met verschillende kleuren voor de verschillende eiwitten en het DNA. Zo kan er een enorme lijst aan intracellulaire moleculen zichtbaar gemaakt worden zoals proteinecomplexen, DNA en neurotransmitters. Bovendien kunnen extracellulaire verhoudingen tussen de cellen zichtbaar gemaakt worden zoals lange projecties van de neuronen, hun interacties en ‘wiring’.

Het resultaat is verbluffend, zoals in het onderstaande filmpje te zien is. Deze methode is van zeer groot belang voor de bestudering van hersenaandoeningen, waarbij er soms afwijkingen in de weefselstructuren zichtbaar zijn, zoals bijvoorbeeld in het filmpje aangetoond wordt aan de hand van hersenen van een 7-jarig autistisch jongetje. Het is ook mogelijk oudere bewaard gebleven weefsels te onderzoeken.
Maar er bestaat ook nog een enorm groot belang voor het onderzoek betreffende het connectoom: het geheel aan connecties van onze hersenen. Het onderzoek hiernaar wordt zodoende enorm versneld en vereenvoudigd. Het filmpje hieronder is dus van harte aanbevolen niet alleen vanwege de prachtige beelden maar ook om beter te begrijpen waar het om gaat en wat voor een mijlpaal dit is voor het hersenonderzoek in het algemeen.

Uit Nature artikel, NatureNews

Een vis in ‘the Matrix’

800px-zebrafish95-300

De larve van de zebravis

Er bestaat sinds een jaar ongeveer, een bijzonder mooie methode om de hersencellen van de zebravis te bestuderen. Het is een experiment waarin de larve van een zebravis in een aquarium geplaatst wordt en waaronder een beeld geprojecteerd wordt. Het is een beeld van zwarte en witte strepen. Worden deze voorwaarts geschoven, dan krijgt de larve de indruk achteruit te gaan of meegevoerd te worden door de stroom. Het beestje gaat dan zwemmen om op zijn plaats te blijven. Worden de strepen achterwaarts geschoven, dan houdt het zich stil.

De larve van de zebravis is helemaal doorzichtig en alle organen zijn makkelijk te zien. Het diertje is daarom bij uitstek geschikt voor dit onderzoek dat zich richt op de werking van de hersencellen. Het is mogelijk een fluorescerende kleurstof te gebruiken die in de neuronen oplicht zodra de deze geactiveerd worden. De hersenen van de larve bevat ongeveer 300.000 hersencellen. Dat lijkt misschien veel, maar is redelijk te overzien. Alleen de rondworm (C. elegans) zou ook in aanmerking kunnen komen omdat hij doorzichtig is, maar het aantal neuronen (302) ligt zo laag dat het niet meer interessant is voor onderzoek.

De onderzoekers hebben het experiment zo opgesteld dat ze de vis op hun plaats kunnen houden. Het is dan mogelijk de intenties van het diertje te registreren door het lezen van de activiteit van de neuronen in de staart. Dit wordt via de computer zodanig gesynchroniseerd met de bewegende strepen dat de vis denkt normaal vooruit te zwemmen. Ondertussen wordt de activiteit van de vurende neuronen in het brein geregistreerd.

Het doel van de onderzoekers is de activiteit van het brein in kaart te brengen. Maar toekomstige verfijning van dit onderzoek zou het wel eens mogelijk kunnen maken het hele connectoom te beschrijven. Dat wil zeggen dat alle connecties en bijbehorende functies vastgelegd zouden kunnen worden. Dat zou een grote stap zijn in de neurowetenschappen. Het is uiterst lastig alle connecties tussen neuronen vast te stellen aangezien elke zenuwcel wel honderden verbindingen kan maken met andere neuronen.

Bekijk ook het duidelijk 2 minuten durende filmpje over dit experiment.

Uit: Nature News

Footnotes to Plato

because all (Western) philosophy consists of a series of footnotes to Plato

Zwervende gedachten

Een filosoof over argumentatie, biologie, handelingstheorie en wat hem verder invalt

mjusicamanti.wordpress.com/

per amanti della vera musica

SangueVivo

Ancora solo un battito in più - blog personale di Paolo Minucci

Scientia Salon

An archived blog about science & philosophy, by Massimo Pigliucci

Infinite forme bellissime e meravigliose

si sono evolute e continuano a evolversi

Meneer Opinie

Altijd een mening, maar niet altijd gehinderd door kennis van zaken

The Cambrian Mammal

An evo-devo geek's scientific meanderings

Why Evolution Is True

Why Evolution is True is a blog written by Jerry Coyne, centered on evolution and biology but also dealing with diverse topics like politics, culture, and cats.

Evolution blog

bij dezen en genen

The Finch and Pea

A Public House for Science

voelsprieten

* wonder van het alledaagse *

kuifjesimon

Just another WordPress.com site

The Amazing Comics Men

Comics by Dutch cartoonists Jan the Stripman & Wim the Mysterious Helpman

Barbara Jansma

Prenten, spotprenten en schilderijen

Glaswerk

Ongepoetst en uit de hand

%d bloggers liken dit: