Substanța albă a creierului permite zonelor îndepărtate ale creierului să comunice, susținând memoria, emoțiile și limbajul. Una dintre aceste zone, fasciculul uncinat, conectează partea frontală a lobului temporal cu regiunile cortexului frontal implicate în luarea deciziilor și comportamentul social. Cu toate acestea, deși este important, se știe puțin despre structura microscopică a acestei căi în creierul uman.
Tehnicile tradiționale cum ar fi microscopia electronică pot dezvălui detalii fine, dar deseori dau greș atunci când sunt aplicate pe țesut uman post-mortem, care este adesea degradat.
Într-un studiu publicat în Biophotonics Discovery, cercetătorii raportează o nouă modalitate de examinare a structurii substanței albe în creiere umane post-mortem.
Folosind o metodă avansată de imagistică optică combinată cu învățare profundă, echipa furnizează primele măsurători cantitative ale dimensiunii axonilor și grosimii mielinei în fasciculul uncinat uman.
Studiul s-a concentrat pe mielină, stratul izolator gras care înconjoară multe fibre nervoase și permite semnalelor electrice să călătorească rapid. În loc să se bazeze pe coloranți sau etichete, cercetătorii au folosit spectroscopia Raman anti-Stokes coerentă cu focalizare spectrală (sf-CARS). Această tehnică detectează vibrațiile moleculare naturale din țesut, permițând imaginea directă a structurilor bogate în lipide, cum ar fi mielina.
Comparativ cu versiunile mai vechi ale microscopiei CARS, sistemul sf-CARS folosit în acest studiu oferă o rezoluție spectrală îmbunătățită. Cercetătorii au obținut acest lucru prin întinderea impulsurilor laser ultra-rapide cu un baston de sticlă, ceea ce a accentuat semnalul chimic din lipide și a îmbunătățit contrastul imaginii.
Testele cu materiale de referință au demonstrat că sistemul modificat a produs vârfuri spectrale mai înguste și suprapunere mai puternică a semnalului, confirmându-și potrivirea pentru imagistica mielinei.
În mod important, metoda a funcționat pe țesutul cerebral uman post-mortem cu întârzieri relativ lungi între deces și fixare, ceea ce reprezintă o limitare comună pentru mostrele de creier din băncile de creiere.
Imaginile la înaltă rezoluție nu sunt suficiente pentru a cuantifica structura creierului la scară largă. Pentru a extrage măsurători semnificative, echipa a combinat imaginile sf-CARS cu un model personalizat de segmentare cu învățare profundă bazat pe AxonDeepSeg. Modelul a fost antrenat să distingă axonii și teacurile lor mielinice în imaginile microscopice.
Cercetătorii au folosit o strategie de învățare activă, îmbunătățind treptat modelul corectându-i predicțiile și reantrenându-l cu date noi. Acest abordare a redus cantitatea de adnotare manuală necesară, menținând totodată acuratețea biologică. După segmentare, pașii automatizați de control al calității au eliminat structurile nerealiste, cum ar fi axonii prea mici pentru a fi măsurați fiabil sau cu geometrie nerealistă.
Sursa articol https://medicalxpress.com
Editor RevistaSanatatii.ro. Isi doreste ca activitatea lui sa aduca speranta milioanelor de oameni bolnavi din Romania, sa le aline suferintele si sa le ofere speranta.
