Poprzez badania neuroanatomii naukowcy próbują narysować mapę, aby poruszać się po złożonym systemie, który kontroluje nasze zachowanie. Na poziomie mikroskopowym neuroanatomowie badają relacje między komórkami sygnalizacyjnymi, znanymi jako neurony; komórki podtrzymujące, znane jako glej; i struktura macierzy zewnątrzkomórkowej, która je podtrzymuje. Patrząc z szerszej perspektywy, na poziomie narządów, neuroanatomia bada struktury mózgu i ścieżki nerwowe.
Ten film zapewni przegląd badań neuroanatomicznych, przedstawiając historię tej dziedziny, kluczowe pytania zadawane przez neuroanatomów oraz dostępne narzędzia do udzielenia odpowiedzi na te pytania, a następnie przegląd niektórych konkretnych eksperymentów badających neuroanatomię.
Zacznijmy od przeglądu historii tej gałęzi neuronauki. Korzenie badań neuroanatomicznych sięgają IV wieku p.n.e., kiedy Hipokrates wysunął hipotezę, że aktywność umysłowa znajduje się w mózgu, a nie w sercu.
Ale dopiero pod koniec XV wieku, kiedy papież Sykstus IV zdestygmatyzował sekcję zwłok u ludzi, badania nad neuroanatomią zostały ożywione, co znalazło odzwierciedlenie w publikacji w 1543 roku dzieła Andreasa Vesaliusa "O działaniu ludzkiego ciała", które zawierało szczegółowy opis anatomii mózgu.
Rozwijając tę pracę, w 1664 roku Thomas Willis opublikował "Anatomię mózgu", w której przedstawił kilka nowych struktur neurologicznych i spekulował na temat ich funkcji. Praca ta jest obecnie uważana za fundament współczesnej neuroanatomii.
Pod koniec XVI wieku wynalezienie mikroskopu zapoczątkowało drugą rewolucję w badaniach neuroanatomicznych. Po tym przełomie technologicznym w 1873 roku Camillo Golgi wynalazł technikę barwienia do wizualizacji pojedynczych neuronów pod mikroskopem.
Dzięki tym innowacjom w 1888 roku Santiago Ramón y Cajal sformułował Doktrynę Neuronu: ideę, że anatomiczną i funkcjonalną jednostką mózgu jest neuron.
Wracając do poziomu makroskopowego, w 1909 roku Korbinian Brodmann opublikował serię map mózgu, w których podzielił korę mózgową na 52 odrębne obszary, nazwane "obszarami Brodmanna". Mapy te opierały się na jego obserwacji, że różne obszary kory mózgowej mają różną cytoarchitekturę.
Później, w 1957 roku, Wilder Penfield i Theodore Rasmussen stworzyli homunkulus korowy: bardziej szczegółową mapę wybranych obszarów Brodmanna, pokazującą regiony kontrolujące określone funkcje motoryczne i czuciowe.
Opierając się na tych imponujących historycznych badaniach struktury układu nerwowego na poziomie mikroskopowym i makroskopowym, dzisiejsi neuroanatomowie zadają pytania dotyczące tego, jak struktura odnosi się do funkcji. Na początek niektórzy badacze skupiają się w szczególności na cytoarchitekturze, czyli układzie neuronów i gleju. Na przykład, aby zbadać określone jądra lub klastry neuronów w mózgu, pomocne jest scharakteryzowanie znajdujących się tam podtypów neuronów i połączeń, jakie te komórki tworzą z innymi obszarami mózgu.
Biorąc pod uwagę, że cytoarchitektura jest dynamiczna, kolejne kluczowe pytanie w tej dziedzinie koncentruje się na tym, jak i dlaczego zachodzą zmiany neuroanatomiczne.
Na przykład uczenie się i pamięć są związane z "neuroplastycznością" lub zmianami w ścieżkach neuronowych, takimi jak zmiany w strukturalnych punktach kontaktowych między neuronami. Małe wypukłości, zwane kolcami dendrytycznymi, mogą dynamicznie zmieniać rozmiar, kształt i liczbę w sposób zależny od aktywności.
Zrozumienie budowy układu nerwowego jest również kluczowe dla wyjaśnienia jego dysfunkcji.
Na przykład wyniszczające choroby neurodegeneracyjne są związane z charakterystycznymi zmianami neuroanatomicznymi, takimi jak degeneracja neuronów dopaminergicznych obserwowana w chorobie Parkinsona.
Po omówieniu kluczowych pytań, które zadają neuroanatomowie, przyjrzyjmy się narzędziom, których ci naukowcy używają, aby znaleźć odpowiedzi.
Po pierwsze, histologia, czyli analiza barwionych wycinków tkanki, jest niezbędną techniką do badania cytoarchitektury.
Neuroanatomowie mają do dyspozycji szereg barwników, które pozwalają uwidocznić określone struktury w układzie nerwowym.
Histochemia to gałąź histologii polegająca na lokalizacji i identyfikacji składników chemicznych. Jednym ze szczególnie cennych zastosowań histochemii jest wykrywanie znaczników: cząsteczek, które są wprowadzane do neuronów w celu wizualizacji ich połączeń w układzie nerwowym.
Jak wspomnieliśmy wcześniej, pojawienie się mikroskopu zrewolucjonizowało sposób, w jaki badano neuroanatomię. Mikroskop świetlny umożliwia obrazowanie histologicznie zabarwionej tkanki neuronalnej w rozmiarze do tysiąca razy większym niż pierwotna, ujawniając w ten sposób cytoarchitekturę. Mikroskop światła fluorescencyjnego pozwala na obrazowanie białek znakowanych immunologicznie w skrawkach tkanek lub w hodowli i umożliwia badania kolokalizacyjne, które polegają na ustaleniu, czy dwa białka znajdują się w bliskiej odległości w obrębie jednego neuronu.
Obrazowanie konfokalne jest ulepszoną metodą mikroskopii fluorescencyjnej, która umożliwia optyczne przecięcie tkanki neuronalnej i dlatego może być wykorzystana do generowania rekonstrukcji 3D neuronów, dzięki czemu można badać ich morfologię lub kształt.
Obrazowanie 2-fotonowe to inny rodzaj obrazowania fluorescencyjnego, który może wnikać głęboko w tkankę i jest często używany do obrazowania mózgu na żywo u zachowujących się zwierząt.
Jednak żaden foton nie może przeniknąć tak jak elektron, więc mikroskopia elektronowa była nieoceniona w dostarczaniu subnanometrowej rozdzielczości struktur neuronalnych. W szczególności synapsa została zobrazowana w najdrobniejszych szczegółach za pomocą transmisyjnej mikroskopii elektronowej. Ponadto, kompilując obrazy uzyskane z odcinków seryjnych wizualizowanych za pomocą mikroskopii elektronowej, można wygenerować rekonstrukcje 3D "objętości" neuronów w procesie znanym jako tomografia.
Do monitorowania zmian w strukturach neuroanatomicznych w czasie niezwykle przydatnym narzędziem jest neuroobrazowanie. Obrazowanie metodą rezonansu magnetycznego (MRI) jest szeroko stosowane do badania mózgu u ludzi. Technika ta zapewnia obraz mózgu jako całości, z dokładnością do 1 mm. MRI może być używany do badania istoty białej za pomocą traktografii. Dzięki tej technice neuroanatomowie wizualizują wiązki aksonów, ujawniając połączenia między obszarami mózgu i w ich obrębie.
Aby ocenić korelaty między neuroanatomią a stanami chorobowymi, naukowcy często wykorzystują techniki chirurgiczne stosowane na modelach zwierzęcych. Chirurgia stereotaktyczna wykorzystuje trójwymiarowy układ współrzędnych i szczegółowe atlasy anatomiczne, aby umożliwić naukowcom fizyczną manipulację izolowanymi obszarami anatomicznymi. Dzięki aparatowi stereotaktycznemu i odpowiednim informacjom anatomicznym możliwe jest dostarczanie stymulacji elektrycznej, wprowadzanie leków lub innych substancji lub tworzenie zmian w docelowych obszarach mózgu.
Następnie przyjrzyjmy się niektórym zastosowaniom tych metod. Szczegółowe informacje na temat budowy mózgu można uzyskać poprzez analizę zachowanych mózgów, które są cienko pokrojone na sekcje. Aby podkreślić wyraźne cechy strukturalne, te sekcje mózgu naczelnych zostały wybarwione, aby pokazać ekspresję trzech białek w całym mózgu. Barwione skrawki można również badać w dużym powiększeniu, co pozwala naukowcom na wizualizację struktury na poziomie komórkowym.
Doświadczenie może modyfikować strukturę neuronalną na poziomie komórkowym. W tym eksperymencie młode szczury są narażone na bodźce dotykowe przez cały okres rozwoju. Kiedy osiągną dorosłość, próbki mózgu są pobierane i barwione w celu wizualizacji morfologii komórek. Uzyskane obrazy ujawniają zmiany w kształcie i liczbie dendrytów, co sugeruje zmienioną łączność neuronalną.
Neuroanatomia ma kluczowe znaczenie w warunkach klinicznych, ponieważ przyczynia się do diagnozowania i leczenia chorób neurologicznych i psychiatrycznych. Na przykład zmiany w cytoarchitekturze są ściśle związane z niektórymi stanami chorobowymi. Techniki neuroobrazowania strukturalnego są często łączone z obrazowaniem funkcjonalnym w celu porównania aktywności określonych obszarów mózgu w stanach normalnych i chorobowych. Na przykład pacjenci cierpiący na wstrząśnienie mózgu wykazują zmiany we wzorcach aktywności neuronalnej, które korelują z ich powrotem do zdrowia po urazie.
Właśnie obejrzałeś wprowadzenie JoVE'a do neuroanatomii. W tym filmie prześledziliśmy historię badań nad neuroanatomią i przedstawiliśmy kluczowe pytania, które zadają neuroanatomowie. Zbadaliśmy również strategie badawcze na poziomie mikroskopowym i makroskopowym oraz omówiliśmy ich zastosowania.
Dzięki za oglądanie!
Neuroanatomia to nauka o strukturach układu nerwowego i ich związku z funkcjonowaniem. Jednym z obszarów zainteresowania neuroanatomów są makroskopowe struktury w ośrodkowym i obwodowym układzie nerwowym, takie jak fałdy korowe na powierzchni mózgu. Jednak naukowcy w tej dziedzinie interesują się również mikroskopijnymi relacjami między neuronami a glejem - dwoma głównymi typami komórek układu nerwowego.
Ten film zawiera krótki przegląd historii badań neuroanatomicznych, która sięga IV wieku p.n.e., kiedy filozofowie po raz pierwszy zaproponowali, że dusza znajduje się w mózgu, a nie w sercu. Dokonano również przeglądu kluczowych pytań zadawanych przez neuroanatomów, w tym takich tematów, jak rola, jaką cytoarchitektura lub układ neuronów i gleju odgrywa w funkcjonowaniu mózgu; i jak zmienia się neuroanatomia w wyniku doświadczenia lub choroby. Następnie opisano niektóre z dostępnych narzędzi pozwalających odpowiedzieć na te pytania, takie jak histologia i rezonans magnetyczny. Wreszcie, film przedstawia kilka zastosowań badań neuroanatomicznych, pokazując, jak ta dziedzina żyje w dzisiejszych laboratoriach neurobiologicznych.
Poprzez badania neuroanatomii naukowcy próbują narysować mapę, aby poruszać się po złożonym systemie, który kontroluje nasze zachowanie. Na poziomie mikroskopowym neuroanatomowie badają relacje między komórkami sygnalizacyjnymi, znanymi jako neurony; komórki podtrzymujące, znane jako glej; i struktura macierzy zewnątrzkomórkowej, która je podtrzymuje. Patrząc z szerszej perspektywy, na poziomie narządów, neuroanatomia bada struktury mózgu i ścieżki nerwowe.
Ten film zapewni przegląd badań neuroanatomicznych, przedstawiając historię tej dziedziny, kluczowe pytania zadawane przez neuroanatomów oraz dostępne narzędzia do udzielenia odpowiedzi na te pytania, a następnie przegląd niektórych konkretnych eksperymentów badających neuroanatomię.
Zacznijmy od przeglądu historii tej gałęzi neuronauki. Korzenie badań neuroanatomicznych sięgają IV wieku p.n.e., kiedy Hipokrates wysunął hipotezę, że aktywność umysłowa znajduje się w mózgu, a nie w sercu.
Ale dopiero pod koniec XV wieku, kiedy papież Sykstus IV zdestygmatyzował sekcję zwłok u ludzi, badania nad neuroanatomią zostały ożywione, co znalazło odzwierciedlenie w publikacji w 1543 roku dzieła Andreasa Vesaliusa "O działaniu ludzkiego ciała", które zawierało szczegółowy opis anatomii mózgu.
Rozwijając tę pracę, w 1664 roku Thomas Willis opublikował "Anatomię mózgu", w której przedstawił kilka nowych struktur neurologicznych i spekulował na temat ich funkcji. Praca ta jest obecnie uważana za fundament współczesnej neuroanatomii.
Pod koniec XVI wieku wynalezienie mikroskopu zapoczątkowało drugą rewolucję w badaniach neuroanatomicznych. Po tym przełomie technologicznym w 1873 roku Camillo Golgi wynalazł technikę barwienia do wizualizacji pojedynczych neuronów pod mikroskopem.
Dzięki tym innowacjom w 1888 roku Santiago Ramón y Cajal sformułował Doktrynę Neuronu: ideę, że anatomiczną i funkcjonalną jednostką mózgu jest neuron.
Wracając do poziomu makroskopowego, w 1909 roku Korbinian Brodmann opublikował serię map mózgu, w których podzielił korę mózgową na 52 odrębne obszary, nazwane "obszarami Brodmanna". Mapy te opierały się na jego obserwacji, że różne obszary kory mózgowej mają różną cytoarchitekturę.
Później, w 1957 roku, Wilder Penfield i Theodore Rasmussen stworzyli homunkulus korowy: bardziej szczegółową mapę wybranych obszarów Brodmanna, pokazującą regiony kontrolujące określone funkcje motoryczne i czuciowe.
Opierając się na tych imponujących historycznych badaniach struktury układu nerwowego na poziomie mikroskopowym i makroskopowym, dzisiejsi neuroanatomowie zadają pytania dotyczące tego, jak struktura odnosi się do funkcji. Na początek niektórzy badacze skupiają się w szczególności na cytoarchitekturze, czyli układzie neuronów i gleju. Na przykład, aby zbadać określone jądra lub klastry neuronów w mózgu, pomocne jest scharakteryzowanie znajdujących się tam podtypów neuronów i połączeń, jakie te komórki tworzą z innymi obszarami mózgu.
Biorąc pod uwagę, że cytoarchitektura jest dynamiczna, kolejne kluczowe pytanie w tej dziedzinie koncentruje się na tym, jak i dlaczego zachodzą zmiany neuroanatomiczne.
Na przykład uczenie się i pamięć są związane z "neuroplastycznością" lub zmianami w ścieżkach neuronowych, takimi jak zmiany w strukturalnych punktach kontaktowych między neuronami. Małe wypukłości, zwane kolcami dendrytycznymi, mogą dynamicznie zmieniać rozmiar, kształt i liczbę w sposób zależny od aktywności.
Zrozumienie budowy układu nerwowego jest również kluczowe dla wyjaśnienia jego dysfunkcji.
Na przykład wyniszczające choroby neurodegeneracyjne są związane z charakterystycznymi zmianami neuroanatomicznymi, takimi jak degeneracja neuronów dopaminergicznych obserwowana w chorobie Parkinsona.
Po omówieniu kluczowych pytań, które zadają neuroanatomowie, przyjrzyjmy się narzędziom, których ci naukowcy używają, aby znaleźć odpowiedzi.
Po pierwsze, histologia, czyli analiza barwionych wycinków tkanki, jest niezbędną techniką do badania cytoarchitektury.
Neuroanatomowie mają do dyspozycji szereg barwników, które pozwalają uwidocznić określone struktury w układzie nerwowym.
Histochemia to gałąź histologii polegająca na lokalizacji i identyfikacji składników chemicznych. Jednym ze szczególnie cennych zastosowań histochemii jest wykrywanie znaczników: cząsteczek, które są wprowadzane do neuronów w celu wizualizacji ich połączeń w układzie nerwowym.
Jak wspomnieliśmy wcześniej, pojawienie się mikroskopu zrewolucjonizowało sposób, w jaki badano neuroanatomię. Mikroskop świetlny umożliwia obrazowanie histologicznie zabarwionej tkanki neuronalnej w rozmiarze do tysiąca razy większym niż pierwotna, ujawniając w ten sposób cytoarchitekturę. Mikroskop światła fluorescencyjnego pozwala na obrazowanie białek znakowanych immunologicznie w skrawkach tkanek lub w hodowli i umożliwia badania kolokalizacyjne, które polegają na ustaleniu, czy dwa białka znajdują się w bliskiej odległości w obrębie jednego neuronu.
Obrazowanie konfokalne jest ulepszoną metodą mikroskopii fluorescencyjnej, która umożliwia optyczne przecięcie tkanki neuronalnej i dlatego może być wykorzystana do generowania rekonstrukcji 3D neuronów, dzięki czemu można badać ich morfologię lub kształt.
Obrazowanie 2-fotonowe to inny rodzaj obrazowania fluorescencyjnego, który może wnikać głęboko w tkankę i jest często używany do obrazowania mózgu na żywo u zachowujących się zwierząt.
Jednak żaden foton nie może przeniknąć tak jak elektron, więc mikroskopia elektronowa była nieoceniona w dostarczaniu subnanometrowej rozdzielczości struktur neuronalnych. W szczególności synapsa została zobrazowana w najdrobniejszych szczegółach za pomocą transmisyjnej mikroskopii elektronowej. Ponadto, kompilując obrazy uzyskane z odcinków seryjnych wizualizowanych za pomocą mikroskopii elektronowej, można wygenerować rekonstrukcje 3D "objętości" neuronów w procesie znanym jako tomografia.
Do monitorowania zmian w strukturach neuroanatomicznych w czasie niezwykle przydatnym narzędziem jest neuroobrazowanie. Obrazowanie metodą rezonansu magnetycznego (MRI) jest szeroko stosowane do badania mózgu u ludzi. Technika ta zapewnia obraz mózgu jako całości, z dokładnością do 1 mm. MRI może być używany do badania istoty białej za pomocą traktografii. Dzięki tej technice neuroanatomowie wizualizują wiązki aksonów, ujawniając połączenia między obszarami mózgu i w ich obrębie.
Aby ocenić korelaty między neuroanatomią a stanami chorobowymi, naukowcy często wykorzystują techniki chirurgiczne stosowane na modelach zwierzęcych. Chirurgia stereotaktyczna wykorzystuje trójwymiarowy układ współrzędnych i szczegółowe atlasy anatomiczne, aby umożliwić naukowcom fizyczną manipulację izolowanymi obszarami anatomicznymi. Dzięki aparatowi stereotaktycznemu i odpowiednim informacjom anatomicznym możliwe jest dostarczanie stymulacji elektrycznej, wprowadzanie leków lub innych substancji lub tworzenie zmian w docelowych obszarach mózgu.
Następnie przyjrzyjmy się niektórym zastosowaniom tych metod. Szczegółowe informacje na temat budowy mózgu można uzyskać poprzez analizę zachowanych mózgów, które są cienko pokrojone na sekcje. Aby podkreślić wyraźne cechy strukturalne, te sekcje mózgu naczelnych zostały wybarwione, aby pokazać ekspresję trzech białek w całym mózgu. Barwione skrawki można również badać w dużym powiększeniu, co pozwala naukowcom na wizualizację struktury na poziomie komórkowym.
Doświadczenie może modyfikować strukturę neuronalną na poziomie komórkowym. W tym eksperymencie młode szczury są narażone na bodźce dotykowe przez cały okres rozwoju. Kiedy osiągną dorosłość, próbki mózgu są pobierane i barwione w celu wizualizacji morfologii komórek. Uzyskane obrazy ujawniają zmiany w kształcie i liczbie dendrytów, co sugeruje zmienioną łączność neuronalną.
Neuroanatomia ma kluczowe znaczenie w warunkach klinicznych, ponieważ przyczynia się do diagnozowania i leczenia chorób neurologicznych i psychiatrycznych. Na przykład zmiany w cytoarchitekturze są ściśle związane z niektórymi stanami chorobowymi. Techniki neuroobrazowania strukturalnego są często łączone z obrazowaniem funkcjonalnym w celu porównania aktywności określonych obszarów mózgu w stanach normalnych i chorobowych. Na przykład pacjenci cierpiący na wstrząśnienie mózgu wykazują zmiany we wzorcach aktywności neuronalnej, które korelują z ich powrotem do zdrowia po urazie.
Właśnie obejrzałeś wprowadzenie JoVE'a do neuroanatomii. W tym filmie prześledziliśmy historię badań nad neuroanatomią i przedstawiliśmy kluczowe pytania, które zadają neuroanatomowie. Zbadaliśmy również strategie badawcze na poziomie mikroskopowym i makroskopowym oraz omówiliśmy ich zastosowania.
Dzięki za oglądanie!
Poprzez badania neuroanatomii naukowcy próbują narysować mapę, aby poruszać się po złożonym systemie, który kontroluje nasze zachowanie. Na poziomie mikroskopowym neuroanatomowie badają relacje między komórkami sygnalizacyjnymi, znanymi jako neurony; komórki podtrzymujące, znane jako glej; i struktura macierzy zewnątrzkomórkowej, która je podtrzymuje. Patrząc z szerszej perspektywy, na poziomie narządów, neuroanatomia bada struktury mózgu i ścieżki nerwowe.
Ten film zapewni przegląd badań neuroanatomicznych, przedstawiając historię tej dziedziny, kluczowe pytania zadawane przez neuroanatomów oraz dostępne narzędzia do udzielenia odpowiedzi na te pytania, a następnie przegląd niektórych konkretnych eksperymentów badających neuroanatomię.
Zacznijmy od przeglądu historii tej gałęzi neuronauki. Korzenie badań neuroanatomicznych sięgają IV wieku p.n.e., kiedy Hipokrates wysunął hipotezę, że aktywność umysłowa znajduje się w mózgu, a nie w sercu.
Ale dopiero pod koniec XV wieku, kiedy papież Sykstus IV zdestygmatyzował sekcję zwłok u ludzi, badania nad neuroanatomią zostały ożywione, co znalazło odzwierciedlenie w publikacji w 1543 roku dzieła Andreasa Vesaliusa "O działaniu ludzkiego ciała", które zawierało szczegółowy opis anatomii mózgu.
Rozwijając tę pracę, w 1664 roku Thomas Willis opublikował "Anatomię mózgu", w której przedstawił kilka nowych struktur neurologicznych i spekulował na temat ich funkcji. Praca ta jest obecnie uważana za fundament współczesnej neuroanatomii.
Pod koniec XVI wieku wynalezienie mikroskopu zapoczątkowało drugą rewolucję w badaniach neuroanatomicznych. Po tym przełomie technologicznym w 1873 roku Camillo Golgi wynalazł technikę barwienia do wizualizacji pojedynczych neuronów pod mikroskopem.
Dzięki tym innowacjom w 1888 roku Santiago Ramón y Cajal sformułował Doktrynę Neuronu: ideę, że anatomiczną i funkcjonalną jednostką mózgu jest neuron.
Wracając do poziomu makroskopowego, w 1909 roku Korbinian Brodmann opublikował serię map mózgu, w których podzielił korę mózgową na 52 odrębne obszary, nazwane "obszarami Brodmanna". Mapy te opierały się na jego obserwacji, że różne obszary kory mózgowej mają różną cytoarchitekturę.
Później, w 1957 roku, Wilder Penfield i Theodore Rasmussen stworzyli homunkulus korowy: bardziej szczegółową mapę wybranych obszarów Brodmanna, pokazującą regiony kontrolujące określone funkcje motoryczne i czuciowe.
Opierając się na tych imponujących historycznych badaniach struktury układu nerwowego na poziomie mikroskopowym i makroskopowym, dzisiejsi neuroanatomowie zadają pytania dotyczące tego, jak struktura odnosi się do funkcji. Na początek niektórzy badacze skupiają się w szczególności na cytoarchitekturze, czyli układzie neuronów i gleju. Na przykład, aby zbadać określone jądra lub klastry neuronów w mózgu, pomocne jest scharakteryzowanie znajdujących się tam podtypów neuronów i połączeń, jakie te komórki tworzą z innymi obszarami mózgu.
Biorąc pod uwagę, że cytoarchitektura jest dynamiczna, kolejne kluczowe pytanie w tej dziedzinie koncentruje się na tym, jak i dlaczego zachodzą zmiany neuroanatomiczne.
Na przykład uczenie się i pamięć są związane z "neuroplastycznością" lub zmianami w ścieżkach neuronowych, takimi jak zmiany w strukturalnych punktach kontaktowych między neuronami. Małe wypukłości, zwane kolcami dendrytycznymi, mogą dynamicznie zmieniać rozmiar, kształt i liczbę w sposób zależny od aktywności.
Zrozumienie budowy układu nerwowego jest również kluczowe dla wyjaśnienia jego dysfunkcji.
Na przykład wyniszczające choroby neurodegeneracyjne są związane z charakterystycznymi zmianami neuroanatomicznymi, takimi jak degeneracja neuronów dopaminergicznych obserwowana w chorobie Parkinsona.
Po omówieniu kluczowych pytań, które zadają neuroanatomowie, przyjrzyjmy się narzędziom, których ci naukowcy używają, aby znaleźć odpowiedzi.
Po pierwsze, histologia, czyli analiza barwionych wycinków tkanki, jest niezbędną techniką do badania cytoarchitektury.
Neuroanatomowie mają do dyspozycji szereg barwników, które pozwalają uwidocznić określone struktury w układzie nerwowym.
Histochemia to gałąź histologii polegająca na lokalizacji i identyfikacji składników chemicznych. Jednym ze szczególnie cennych zastosowań histochemii jest wykrywanie znaczników: cząsteczek, które są wprowadzane do neuronów w celu wizualizacji ich połączeń w układzie nerwowym.
Jak wspomnieliśmy wcześniej, pojawienie się mikroskopu zrewolucjonizowało sposób, w jaki badano neuroanatomię. Mikroskop świetlny umożliwia obrazowanie histologicznie zabarwionej tkanki neuronalnej w rozmiarze do tysiąca razy większym niż pierwotna, ujawniając w ten sposób cytoarchitekturę. Mikroskop światła fluorescencyjnego pozwala na obrazowanie białek znakowanych immunologicznie w skrawkach tkanek lub w hodowli i umożliwia badania kolokalizacyjne, które polegają na ustaleniu, czy dwa białka znajdują się w bliskiej odległości w obrębie jednego neuronu.
Obrazowanie konfokalne jest ulepszoną metodą mikroskopii fluorescencyjnej, która umożliwia optyczne przecięcie tkanki neuronalnej i dlatego może być wykorzystana do generowania rekonstrukcji 3D neuronów, dzięki czemu można badać ich morfologię lub kształt.
Obrazowanie 2-fotonowe to inny rodzaj obrazowania fluorescencyjnego, który może wnikać głęboko w tkankę i jest często używany do obrazowania mózgu na żywo u zachowujących się zwierząt.
Jednak żaden foton nie może przeniknąć tak jak elektron, więc mikroskopia elektronowa była nieoceniona w dostarczaniu subnanometrowej rozdzielczości struktur neuronalnych. W szczególności synapsa została zobrazowana w najdrobniejszych szczegółach za pomocą transmisyjnej mikroskopii elektronowej. Ponadto, kompilując obrazy uzyskane z odcinków seryjnych wizualizowanych za pomocą mikroskopii elektronowej, można wygenerować rekonstrukcje 3D "objętości" neuronów w procesie znanym jako tomografia.
Do monitorowania zmian w strukturach neuroanatomicznych w czasie niezwykle przydatnym narzędziem jest neuroobrazowanie. Obrazowanie metodą rezonansu magnetycznego (MRI) jest szeroko stosowane do badania mózgu u ludzi. Technika ta zapewnia obraz mózgu jako całości, z dokładnością do 1 mm. MRI może być używany do badania istoty białej za pomocą traktografii. Dzięki tej technice neuroanatomowie wizualizują wiązki aksonów, ujawniając połączenia między obszarami mózgu i w ich obrębie.
Aby ocenić korelaty między neuroanatomią a stanami chorobowymi, naukowcy często wykorzystują techniki chirurgiczne stosowane na modelach zwierzęcych. Chirurgia stereotaktyczna wykorzystuje trójwymiarowy układ współrzędnych i szczegółowe atlasy anatomiczne, aby umożliwić naukowcom fizyczną manipulację izolowanymi obszarami anatomicznymi. Dzięki aparatowi stereotaktycznemu i odpowiednim informacjom anatomicznym możliwe jest dostarczanie stymulacji elektrycznej, wprowadzanie leków lub innych substancji lub tworzenie zmian w docelowych obszarach mózgu.
Następnie przyjrzyjmy się niektórym zastosowaniom tych metod. Szczegółowe informacje na temat budowy mózgu można uzyskać poprzez analizę zachowanych mózgów, które są cienko pokrojone na sekcje. Aby podkreślić wyraźne cechy strukturalne, te sekcje mózgu naczelnych zostały wybarwione, aby pokazać ekspresję trzech białek w całym mózgu. Barwione skrawki można również badać w dużym powiększeniu, co pozwala naukowcom na wizualizację struktury na poziomie komórkowym.
Doświadczenie może modyfikować strukturę neuronalną na poziomie komórkowym. W tym eksperymencie młode szczury są narażone na bodźce dotykowe przez cały okres rozwoju. Kiedy osiągną dorosłość, próbki mózgu są pobierane i barwione w celu wizualizacji morfologii komórek. Uzyskane obrazy ujawniają zmiany w kształcie i liczbie dendrytów, co sugeruje zmienioną łączność neuronalną.
Neuroanatomia ma kluczowe znaczenie w warunkach klinicznych, ponieważ przyczynia się do diagnozowania i leczenia chorób neurologicznych i psychiatrycznych. Na przykład zmiany w cytoarchitekturze są ściśle związane z niektórymi stanami chorobowymi. Techniki neuroobrazowania strukturalnego są często łączone z obrazowaniem funkcjonalnym w celu porównania aktywności określonych obszarów mózgu w stanach normalnych i chorobowych. Na przykład pacjenci cierpiący na wstrząśnienie mózgu wykazują zmiany we wzorcach aktywności neuronalnej, które korelują z ich powrotem do zdrowia po urazie.
Właśnie obejrzałeś wprowadzenie JoVE'a do neuroanatomii. W tym filmie prześledziliśmy historię badań nad neuroanatomią i przedstawiliśmy kluczowe pytania, które zadają neuroanatomowie. Zbadaliśmy również strategie badawcze na poziomie mikroskopowym i makroskopowym oraz omówiliśmy ich zastosowania.
Dzięki za oglądanie!
Chapters in this video
0:00
Overview
0:58
History of Neuroanatomical Research
3:06
Key Questions
4:37
Prominent Methods
8:10
Applications
9:46
Summary
Videos from this collection:
Copyright © 2026 MyJoVE Corporation. All rights reserved