Um novo completo, alto

Por Allen Institute em 7 de maio de 2020

O Allen Mouse Brain Common Coordinate Framework (CCFv3), um atlas de referência 3D, é baseado em uma média da fluorescência inerente nos cérebros de camundongos fotografados usando tomografia serial de dois fótons. A imagem mostra uma visão semitransparente de cima para baixo do modelo médio, revelando muitas características anatômicas marcantes. Crédito: Allen Institute for Brain Science

O atlas de referência, que está sendo elaborado há anos, oferece um terreno comum para contextualizar as descobertas da neurociência.

Após três anos de coleta intensiva de dados e desenho cuidadoso, o trabalho dos cartógrafos estava completo.

O terreno complexo que eles mapearam, com todos os seus picos, vales e fronteiras, tem apenas meia polegada de comprimento e pesa menos que uma jujuba: o cérebro do rato de laboratório.

Em um artigo publicado hoje (7 de maio de 2020) na revista Cell, os cartógrafos do Allen Institute descrevem esse feito cartográfico - a terceira iteração do Allen Mouse Brain Common Coordinate Framework, ou CCFv3, um atlas 3D completo e de alta resolução do cérebro de rato.

A estrutura pretende ser um ponto de referência para a comunidade de neurociência, disseram seus criadores. Os ratos são amplamente utilizados em pesquisas biomédicas. Seus cérebros contêm aproximadamente 100 milhões de células em centenas de regiões diferentes. À medida que os conjuntos de dados da neurociência se tornam maiores e mais complexos, um mapa espacial comum do cérebro se torna mais crítico, assim como a capacidade de co-registrar com precisão muitos tipos diferentes de dados em um espaço 3D comum para comparar e correlacionar.

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. Em vez de procurar manualmente sua localização em um mapa de papel com base no que você vê ao seu redor, o GPS (e o novo atlas cerebral) informa onde você está. Com conjuntos de dados em milhares ou milhões de informações diferentes, esse conjunto comum de coordenadas – e identificar os pontos de referência cerebrais correspondentes para essas coordenadas – é crucial.

"Antigamente, as pessoas definiriam diferentes regiões do cérebro a olho nu. À medida que obtemos mais e mais dados, essa curadoria manual não escala mais", disse Lydia Ng, Ph.D., diretora sênior de tecnologia do Allen Institute for Brain Science, uma divisão do Allen Institute, e um dos autores seniores do atlas junto com Julie Harris, Ph.D., Diretora Associada de Neuroanatomia do Allen Institute for Brain Science. "Assim como temos uma sequência de genoma de referência, você precisa de uma anatomia de referência."

O CCFv3 do cérebro inteiro se baseia em uma versão parcial lançada em 2016 que mapeou todo o córtex do camundongo, a camada mais externa do cérebro. As versões anteriores do atlas eram mapas 3D de resolução mais baixa, enquanto a resolução do CCFv3 é boa o suficiente para identificar a localização de células individuais. O mais recente atlas do cérebro completo está disponível para a comunidade desde o final de 2017, e várias equipes diferentes de neurociência já o colocaram em uso.

Uma visão angular do 3D Allen Mouse Brain Common Coordinate Framework (CCFv3), um atlas de referência de alta resolução parcelado em regiões distintas do cérebro usando vários tipos de dados. Crédito: 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>