O echipă de neurologi de la laboratorul Cold Spring Harbour (New York) a propus o nouă modalitate revoluționară de a determina potențialul conectivității neuronale („conectomul”) întregului creier de șoarece, într-un eseu publicat în revista „PLoS Biology” “.
Echipa, condusă de profesorul Anthony Zador, își propune să ofere o descriere completă a conectivității neuronale. În prezent, singura metodă pentru obținerea acestor informații cu mare precizie se bazează pe examinarea sinapsei fiecărei celule prin microscopie electronică; Dar metoda este lentă, scumpă și necesită multă muncă.
Acum, Zador și colaboratorii săi au propus secvențiere ADN de înaltă performanță pentru a testa conectivitatea circuitelor neuronale la aceeași rezoluție cu cea a neuronilor individuali. Potrivit cercetătorului, „intenționăm să o facem printr-un proces pe care îl dezvoltăm, numit BOINC: codul de bare al fiecăreia dintre conexiunile neuronale”.
Propunerea vine într-un moment în care mai multe echipe științifice din Statele Unite fac progrese în eforturile lor de a cartografia conexiunile creierului la mamifere. Aceste studii utilizează injecții de coloranți sau viruși traceri pentru a cartografia conectivitatea neuronală pe o scară mesoscopică - o rezoluție de la mijlocul intervalului care face posibilă urmărirea fibrelor neuronale între regiunile creierului.
Cu toate acestea, echipa Zador dorește să urmărească conectivitatea dincolo de scala mezoscopică menționată anterior, la nivelul contactelor sinaptice între perechi de neuroni individuali. Tehnica codului de bare BOINC poate, conform Zador, „oferi o vedere imediată a proceselor efectuate de un circuit”. Pe de altă parte, metoda BOINC promite să fie mult mai rapidă și mai ieftină decât abordările bazate pe microscopie electronică.
Metoda BOINC constă în trei etape. În primul rând, fiecare neuron este etichetat cu un cod de bare ADN specific - un cod de bare format din doar 20 de „litere” aleatorii de ADN poate eticheta un miliard de neuroni, mult mai mulți decât cei din creierul de șoarece. .
Al doilea pas se concentrează asupra neuronilor care sunt conectați sinaptic și asociați cu codurile de bare respective. Acest lucru este realizat de un virus - cum ar fi virusul pseudorabies - care poate muta materialul genetic prin sinapsele. "Pentru a partaja codurile de bare prin sinapsele, virusul trebuie să fie proiectat pentru a transporta codul de bare în propria secvență genetică", explică Zador, "după ce virusul se răspândește prin sinapse, fiecare neuronul se încheie cu o pungă cu cod de bare, care include propriul său cod și cele ale partenerilor săi cuplate sinaptic. "
A treia etapă a metodei constă în unirea codurilor de bare ale neuronilor conectați sinaptic pentru a crea bucăți individuale de ADN, care pot fi apoi citite prin metode de înaltă performanță de secvențiere. Aceste secvențe duble de coduri de bare pot fi calculate calculativ pentru a dezvălui diagrama de cablare sinaptică a creierului.
Împreună, Zador spune că, dacă BOINC va trece de faza de testare, va oferi o modalitate rapidă și ieftină de a cartografia unui conectom, chiar și cel al complexelor creierului mamifere.
