Un equip d’investigadors de la Universitat Pompeu Fabra (UPF) ha creat un atles digital del cervell dels vertebrats. Aquesta eina, que ha estat presentada en un article a la revista ‘eLife’, permet saber quan es diferencien les neurones i aprendre moltes coses del desenvolupament d’aquest organ. L’estudi s’ha fet penent com a exemple el cervell poserior del peix zebra, i també ha demostrat que la posició final de les neurones als teixits depèn de quan i on han nascut.
La formació dels teixits vius
Els teixits de tots els éssers vius neixen d’unes quantes cèl·lules que es divideixen i es mouen fins arribar al seu destí, posició i forma finals. El procés de formació d’un teixit o òrgan s’anomena morfogènesi i, en el cas de les neurones, neurogènesi. La catedràtica i investigadora Cristina Pujades, que ha dirigit aquesta recerca, explica que les tècniques actuals de microscopia i anàlisi d’imatge són “impressionants” i permeten seguir en temps real com es mouen les cèl·lules i com es formen les estructures biològiques.
No obstant això, quantificar la biologia observada és molt complicat ja que, en el cas del cervell, no és homogeni i les seves capes no són les mateixes ni estan distribuïdes de manera uniforme. Si bé es pot fer en 2D, les eines disponibles per fer-ho en 3D són molt poques, i és per això que, col·laborant amb el LAboratori Europeu de Biologia Molecular de Barcelona (EMBL Barcelona), s’ha creat un programa que conté tasques i funcions per generar models 3D a partir d’imatges microscòpiques, combinant senyals per visualitzar les estructures internes gràcies a DAMAKER, una plataforma desenvolupada per ells mateixos.
Un òrgan igual en tots els vertebrats
Els investigadors van veure que, fent servir marcatges fluorescents per a poblacions cel·lulars específiques, els podien emprar de biomarcadors per seguir les cèl·lules durant la formació del teixit i calcular el volum que ocupen, visualitzant i quantificant paràmetres que abans no podien. Gràcies a tot plegat, han creat un atles en 3D que permet inferir, a partir de la posició al cervell d’una neurona, quan va néixer, ja que hi ha “un gradient intern-extern”, és a dir, que les neurones que es van diferenciar abans són a la part més interna.
La part del cervell posterior dels peixos zebra que han fet servir en aquest estudi, el romboencèfal, està molt conservada en els vertebrats, és a dir, que no hi ha diferències per molt diversos que siguin els organismes. També se’l coneix com el cervell primitiu posterior perquè controla les funcions bàsiques dels vertebrats, com ara la deglució, la respiració o la innervació de les vísceres.
Gràcies a això, es poden crear avatars humans en peix zebra, és a dir, generar la mutació necessària en el peix. Així, expica Pujades, s’observa com es desenvolupa i en comptes de buscar afectacions neuronals “com si fos un paller”, es pot anar a un estadi determinat, mirar la distribució de les neurones i, comparant-ho amb l’atles, saber quan es va produir el defecte neuronal.
Aquesta és la primera cartografia del cervell feta en un vertebrat. El sistema està escrit en codi obert i es pot aplicar a qualsevol òrgan i també en qualsevol model, només necessita els marcadors específics del que l’investigador vulgui veure.
