Anchor: Indijski 3D‑atlas moždanog stabla koji povezuje MRI sa pojedinačnim neuronima

Već više od jednog veka naučnici pokušavaju da iscrpe mapu ljudskog mozga slično ranim kartografima koji su spajali razbacana zapažanja u jednu sliku. I danas patolozi često analiziraju samo nekoliko preseka tkiva iz organa koji sadrži oko 86 milijardi neurona — veliki deo pejzaža ostaje neistražen.

Zbog toga tim u Sudha Gopalakrishnan Brain Centre (SGBC) na Indian Institute of Technology, Madras (IIT‑M) ocenjuje da je napravio važan korak: Anchor (Atlas of Neurochemical Characterisation of the Human Brainstem with 3D Reconstruction) — trodimenzionalni atlas moždanog stabla na ćelijskom nivou.

Brainstem atlas sections - though only a sliver of the brain, the brainstem keeps us alive [SGBC]

Atlas je sastavljen od više od 500 visokorezolutnih mikroskopskih preseka fetalnih, dečijih i odraslih mozgova. Umesto skupih molekularnih tehnika, istraživači su koristili optičke snimke tankih postmortem preseka obojenih sa osam hemijskih markera, što je omogućilo identifikaciju više od 200 klastera ćelija i glavnih nervnih puteva u moždanom stablu.

Zašto je to važno?

Moždano stablo zauzima relativno mali deo ukupnog mozga, ali kontroliše ključne funkcije — disanje, rad srca, san, budnost i osnovne motoričke reflekse. Njegova gusta i složena arhitektura otežavala je detaljno mapiranje, pa male lezije u ovom području mogu imati katastrofalne posledice.

A brain scan showing early Alzheimer's disease. The atlas could help scientists better understand Alzheimer's, Parkinson's disease and brain stroke [Getty Images]

Najveća vrednost Anchor‑a nije samo u još jednoj anatomskoj mapi, već u povezivanju dva dosad odvojena sveta: celokupnog medicinskog snimanja (MRI) i ćelijske patologije. Korisnik može neometano „zumirati“ od snimka celog moždanog stabla do pojedinačnog neurona, pri čemu su očuvani tačni prostorni odnosi.

„Ovo je ono o čemu sam maštala rano u karijeri — da snimci mozga i mikroskopska anatomija budu usklađeni,“ kaže neuropatolog Rebecca Folkerth, saradnica na projektu.

Potencijalne primene

Atlas nije dijagnostički alat, ali može postati ključna referenca za:

An online viewer enables seamless navigation from MRI scans of the whole brain to features at the cellular level [SGBC]

• proučavanje bolesti kao što su Parkinsonova bolest, Alchajmerova bolest, moždani udar i SIDS;
• poboljšanje bezbednosti i preciznosti neurohirurških intervencija u moždanom stablu;
• istraživanja o tome kako infekcije (npr. Covid‑19) mogu izazvati dugotrajna neurološka oštećenja;
• upoređivanje zdravog i patološkog tkiva na ćelijskom nivou radi razotkrivanja promena povezanim sa bolestima.

Partha Mitra (Cold Spring Harbor Laboratory) ocenjuje da ovakvi detaljni atlasi mogu imati "transformativan uticaj" na razumevanje neuroloških bolesti, jer omogućavaju da se promene prate ćeliju po ćeliju.

Kako je Atlas nastao

Rad je kombinacija inženjeringa, računarske obrade i neuropatologije: oko 20 naučnika provelo je 18 meseci ručno analizirajući više od 200 preseka, a centar sada okuplja preko 200 istraživača, inženjera i tehničara sa saradnicima širom sveta. SGBC planira da u narednoj fazi snimi više od 100 celih ljudskih mozga iz različitih životnih faza i stanja kako bi stvorio referentnu biblioteku bolesti i normalne anatomije.

Ovo postignuće naglašava trend u neuroznanosti: napredak sve više zavisi od kombinacije biologije, inženjeringa i računarske obrade podataka. Iako novi atlas ne razrešava sve misterije mozga, daje naučnicima znatno detaljniju mapu i postavlja temelje za preciznija pitanja i buduća otkrića.

Gde je dostupan: Istraživači su Atlas objavili besplatno na mreži u nadi da će postati globalni resurs za neuroznanstvenike, klinicare i hirurge.