Un nuovo completo, alto

Di Allen Institute7 maggio 2020

L'Allen Mouse Brain Common Coordinate Framework (CCFv3), un atlante di riferimento 3D, si basa su una media della fluorescenza intrinseca nel cervello dei topi ripreso utilizzando la tomografia seriale a due fotoni. L'immagine mostra una vista semitrasparente dall'alto verso il basso del modello medio, rivelando molte caratteristiche anatomiche sorprendenti. Credito: Allen Institute for Brain Science

L’atlante di riferimento, in lavorazione da anni, offre un terreno comune per contestualizzare i risultati delle neuroscienze.

Dopo tre anni di intensa raccolta di dati e di disegni accurati, il lavoro dei cartografi era completo.

Il complesso terreno che hanno mappato, con tutti i suoi picchi, valli e confini, è lungo solo circa mezzo pollice e pesa meno di una caramella: il cervello del topo da laboratorio.

In un articolo pubblicato oggi (7 maggio 2020) sulla rivista Cell, i cartografi dell'Allen Institute descrivono questa impresa cartografica: la terza iterazione dell'Allen Mouse Brain Common Coordinate Framework, o CCFv3, un atlante 3D completo ad alta risoluzione del pianeta cervello del topo.

Il quadro vuole essere un punto di riferimento per la comunità delle neuroscienze, hanno affermato i suoi creatori. I topi sono ampiamente utilizzati nella ricerca biomedica. I loro cervelli contengono circa 100 milioni di cellule ciascuno in centinaia di regioni diverse. Man mano che i set di dati delle neuroscienze diventano più grandi e complessi, una mappa spaziale comune del cervello diventa più critica, così come la capacità di co-registrare con precisione molti tipi diversi di dati in uno spazio 3D comune per confrontarli e correlarli.

Think of it as the neuroscience equivalent of your phone's GPSGPS, or Global Positioning System, is a satellite-based navigation system that provides location and time information anywhere on or near the Earth's surface. It consists of a network of satellites, ground control stations, and GPS receivers, which are found in a variety of devices such as smartphones, cars, and aircraft. GPS is used for a wide range of applications including navigation, mapping, tracking, and timing, and has an accuracy of about 3 meters (10 feet) in most conditions." data-gt-translate-attributes="[{"attribute":"data-cmtooltip", "format":"html"}]"> GPS. Invece di cercare manualmente la tua posizione su una mappa cartacea in base a ciò che vedi intorno a te, il GPS (e il nuovo atlante del cervello) ti dice dove ti trovi. Con set di dati costituiti da migliaia o milioni di informazioni diverse, quell’insieme comune di coordinate – e l’individuazione dei corrispondenti punti di riferimento cerebrali per tali coordinate – è cruciale.

"In passato, le persone definivano le diverse regioni del cervello con l'occhio. Man mano che otteniamo sempre più dati, la cura manuale non è più scalabile", ha affermato Lydia Ng, Ph.D., Senior Director of Technology presso l'Università Allen Institute for Brain Science, una divisione dell'Allen Institute e uno degli autori senior dell'articolo sull'atlante insieme a Julie Harris, Ph.D., direttore associato di Neuroanatomia presso l'Allen Institute for Brain Science. "Proprio come abbiamo una sequenza genomica di riferimento, è necessaria un'anatomia di riferimento."

Il CCFv3 dell’intero cervello si basa su una versione parziale rilasciata nel 2016 che mappava l’intera corteccia del topo, il guscio più esterno del cervello. Le versioni precedenti dell'atlante erano mappe 3D a risoluzione inferiore, mentre la risoluzione di CCFv3 è abbastanza buona da poter individuare le posizioni delle singole celle. L’ultimo atlante completo del cervello è disponibile apertamente alla comunità dalla fine del 2017 e diversi team di neuroscienze lo hanno già utilizzato.

Una vista angolata del 3D Allen Mouse Brain Common Coordinate Framework (CCFv3), un atlante di riferimento ad alta risoluzione suddiviso in regioni cerebrali distinte utilizzando più tipi di dati. Credito: Allen Institute for Brain Science

Nick Steinmetz, Ph.D., an Assistant Professor at the University of WashingtonFounded in 1861, the University of Washington (UW, simply Washington, or informally U-Dub) is a public research university in Seattle, Washington, with additional campuses in Tacoma and Bothell. Classified as an R1 Doctoral Research University classification under the Carnegie Classification of Institutions of Higher Education, UW is a member of the Association of American Universities." data-gt-translate-attributes="[{"attribute":"data-cmtooltip", "format":"html"}]"University of Washington and an Allen Institute for Brain Science Next Generation Leader, used the atlas in a recent study that looked at neuron activity as mice choose between different images they see in a laboratory test. The study used Neuropixels, tiny electrical probes that can capture the activity of hundreds of neurons at once across several different brain regions./p>

The researchers said future iterations of the atlas will likely rely on machine learningMachine learning is a subset of artificial intelligence (AI) that deals with the development of algorithms and statistical models that enable computers to learn from data and make predictions or decisions without being explicitly programmed to do so. Machine learning is used to identify patterns in data, classify data into different categories, or make predictions about future events. It can be categorized into three main types of learning: supervised, unsupervised and reinforcement learning." data-gt-translate-attributes="[{"attribute":"data-cmtooltip", "format":"html"}]"machine learning or other forms of automation, rather than the laborious manual curation that went into the current version./p>