健康与医学

MacBrainResource:虚拟访问数十年的灵长类大脑

MacBrainResource是一系列猕猴脑幻灯片和电子显微镜(EM)块,在Pasko Rakic博士的实验室和帕特里夏博士博士博士博士。伊莱大学医学院博士林克·塞尔梅姆和阿尔瓦罗·杜克致力于通过网站访问(MacBrainResource.org)来制作这些有价值的大脑。MacBrainResource代表了一个21世纪的研究人员解决方案,面临着灵长类动物研究的障碍和不需要牺牲任何其他动物的障碍。

人的大脑非常复杂。已经致力于阐明人脑的结构,功能和发展,并鉴定与神经系统和神经精神疾病相关的异常,例如中风,癫痫,阿尔茨海默,亨廷顿和帕金森的疾病,只有几个。此外,最近的证据表明精神分裂症和自闭症等疾病与产前障碍相关,突显了充分掌握早期人类脑发展的重要性。

图1. MacBrainResource网站上可用的幻灯片显示为低放大率缩略图。批准的调查员将被授予对可以放大到高放大率的幻灯片数据库的访问权限,从而可以在单个单元格中查看标签。顶部行:在胚胎第30天(E30)的胸腺氨酸注射后,在后期76(P76)中收获的猕猴和小脑的矢状茎和小脑的矢状图。中间排:冠状截面通过胚胎第60-60(E60)脑后胸苷注射一周前(E53)。底行:通过P75大脑的冠状部分,其被用于神经肽Y的免疫循环处理。

对人类大脑的直接研究毫无疑问地为我们对人类神经肿瘤和神经发育知识的基础提供了基础。然而,人类研究必然限于对正常建筑的非侵入性检查。动物模型提供了一种限制这种限制的手段。全身和颅内注射允许研究人员在更深入的深度和阐明脑连接的情况下探索发育机制。实验性操纵能够更好地了解病变对连接的脑区域和对脑发育的产前扰动的影响。非人类的灵长类动物,包括突出猕猴(Macaca Mulatta.),被广泛应用于神经科学研究,因为它们的大脑与人类非常相似,而且它们的大脑发育很像人类。

在过去的几十年中,灵长类动物园和护理的巨大成本,加强了灵长类动物研究的法规和改变医学研究的灵长类动物用途,导致全球灵长类动物研究减少。这些挑战是灵长类动物研究的主要威慑力。耶鲁大学医学院博士·艾尔梅尔和阿尔瓦罗二数已创建了一种称为猕猴脑资源(MacBrainresource)的独特的在线资源,其中包含五种不同的猕猴组织集合。MacBrainResource的使命是利用过去50年的脑组织培养新的灵长类动物研究。

在今天,复制这个集合的规模是极其困难的,这使得MacBrainResource对科学家来说是一个非常重要的资源。

MacBrainResource来自Pasko Rakic博士和Patricia Goldman-Rakic的后期实验研究多年的实验研究。博士Selemon和Duque曾与Rakic和Goldman-Rakic一起工作,现在在开创性努力的中心,为全球范围内提供了这些收藏品。通过国家心理健康研究所的资金,组织学幻灯片和EM图像将根据要求进行数字化:这些材料将由研究人员自由使用,以便远程访问和分析,因此它们可以用来制作新的发现 - 没有动物伤害这个过程。

埋头苦干
解开大脑发展的奥秘,其结构和功能是Patricia Goldman-Rakic迟到的热情,并仍然是罗克博士的终身努力。在他们的职业生涯中,由于与人脑的相似性,它们选择非人类灵长类的大脑作为模型。非人灵长类动物的发育研究尤其具有挑战性,因为这些殖民地需要具有孕育,婴儿和少年非人的专业设施的繁殖殖民地。虽然在耶鲁斯的神经科学系,摇滚/高盛 - 摇滚实验室克服了这些挑战,并在世界上少数非人类灵长类动物育种殖民地造成了这些挑战。

摇滚/高级摇滚实验室的许多科学家的几十年研究产生了超过7000次脑幻灯片和EM块的巨大收集,现在包括五个MacBrainResource。在今天,复制这个集合的规模是极其困难的,这使得MacBrainResource对科学家来说是一个非常重要的资源。

独特的收藏品
作为一位年轻的科学家,罗克博士问了“脑部发展期间的神经元的问题?”为了回答这个难题,狂热的实验室使用了一种新颖的技术,注射叫做氚胸苷的化合物进入怀孕的猴子。放射性氚化胸苷结合到正在进行细胞分裂的细胞的DNA中。那些正在进行其最终细胞分裂的细胞,即导致新生成的神经元的划分将是最密集地标记的。在各种胎儿年龄的注射后,在特定脑结构中存在的密集放射性神经元数的定量允许测定该结构中的神经元。从70年代和80年代中收集来自这些实验的脑组织的样本,并弥补收集1.该系列目前正在用于调查大脑发育中的当代问题。

图2。收集4是由经过体视学分析处理的胎儿和对照大脑组成的。该图说明了可以生成适合于立体分析的图像以供远程访问。低倍镜下显示暴露于胎儿照射的成年动物纹状体(顶部插图);方框显示了跨越15µm z轴焦平面的高倍放大视图的位置。箭头示焦平面聚焦细胞0µm(上)、-7.5µm(中)、-15µm(下)。

对于收藏2,我们介绍了神经科学博士的神经科学最具影响力的女性之一。她的研究重点是理解前额外皮质 - 驻留在额头下的大脑的一部分。她的研究小组掌握了70年代相对较新的技术,称为示踪放射造影。通过标记氨基酸,蛋白质的结构块,Goldman-Rakic实验室能够可视化连接大脑不同区域的神经元。博士·拉克克博士,她的博士后助理博士和集团中的其他人发现了多种跨大脑地区的通信渠道,包括识别前额外皮层和海马之间的连接,该区域涉及形成存储器的区域。在Goldman-Rakic博士在耶鲁耶鲁德尔·德拉克博士之后,她继续学习大脑连接并积累了大量连接网络的大量脑材料,构成了集合2。

集合3代表了耶鲁大学Rakic博士和Goldman-Rakic合作的顶峰。他们以优秀的外科医生的综合能力,对产前动物进行了切除或注射不同发育阶段大脑区域的手术。为了做到这一点,他们将胎儿从母亲体内取出进行实验,然后将胎儿放回母亲的子宫。耶鲁大学是世界上为数不多的主要依靠拉奇医生和高德曼-拉奇医生的专业技术进行这些手术的地方之一。产后病变病例也包括在集合3中。

Rakic和Goldman-Rakic博士将他们的注意力转向精神分裂症的集合4.这种复杂的疾病会影响思想,情感和行为,它可能导致不当行为,虚假的感知,幻想和妄想。Selemon博士在精神分裂症患者的皮质脑样本中的研究表明,前额叶皮质缺乏与大脑的其余部分的连接。考虑到这一点,摇滚/高级摇滚实验室的研究人员旨在创造一个非人类灵长类动物模型,以测试大脑发育在精神分裂症中的作用。他们使用产前暴露于X-辐照,在胎儿发育过程中缩减神经元的产生。许多动物升至成年时间,此时它们的脑组织以与立体分析相容的方式收集并加工。这些细胞素嵌入式厚的脑部组成。该系列提供了研究在成年大脑中扰乱胎儿脑发育的影响的独特机会。

将MacBrainResource提供给更大的神经科学社区将促进新一代研究人员对灵长类大脑的研究。

Collection 5仔细看看不同神经元之间的连接,称为突触。来自摇摆/高级摇滚组的研究人员研究了突触,在非人类灵长类动物大脑的多个区域中形成突触。高分辨率电子显微镜检查用于揭示用光显微镜不能看到的神经元的结构。在一个突出的研究中,Rakic博士,Goldman-Rakic和合作者分析了胎儿大脑的25个非人类灵长类动物,到20年的成年人。他们发现,在非人灵长类动物皮层突触中在开发期间过度引发,随后在成年期间减少,随后在人皮层中描述的图案化。

金矿
几十年后,这五个集合仍然被用来生成数据。来自世界各地大学的研究人员,包括伊利诺伊大学、加州大学和悉尼大学,访问了耶鲁大学医学院,分析了Rakic/Goldman-Rakic实验室未检查过的大脑区域。Lynn Selemon和Alvaro Duque博士希望,通过数字化,MacBrainResource将使所有五种馆藏更广泛地提供给不属于耶鲁大学的研究人员。

Drs Selemon和Duque已经利用了他们的一些研究中的收集,并且热情地是其他神经科学研究人员能够实现同样的机会。博士议员利用了博士,他们比较了一种鉴定叫做Brdu的新神经元的更常用方法,以在收集的收集中的氚化胸腺内注射的非灵长类动物。他发现占用Brdu的神经元并不像健康。这对使用Brdu作为新神经元标记的研究人员具有重要意义。因此,如此重要的是,Duque博士被要求为技术书系列贡献一章。收集2-5没有被广泛利用。在最近的一个出版物中,Selemon和她的同事博士将一种新的跟踪方法与扩散张量成像结合进行了一种动态编程,以Collection 2中发现的示踪剂放射性成像方法。耶尔博士博士,耶鲁博士和其他研究人员认为,为较大的神经科学区提供MacBrainResource将促进灵长类的大脑研究进展。

个人反应

使用动物模型来研究现在比过去所做的更多挑战。您如何看待未来神经科学家进行研究?

今天希望解决非人灵长类动物科学问题的神经科学家在成本,监管和日益不利的公众对动物研究方面的巨大障碍。MacBrainResource提供了21世纪的解决方案,通过允许全球研究人员进行新的研究来避免这些障碍,而无需承担灵长类动物研究或牺牲任何动物的过度成本。我们的使命可以最大限度地利用这些宝贵的灵长类动物脑材料,并通过这样做促进科学效益和推进的灵长类动物研究。

此功能文章是通过批准的研究团队特色而创建的。这是一个协作的生产,由特色辅助,全球分销提供支持。

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