\u201cTAPESTRY: Uma tecnologia multi\u00f4mica de c\u00e9lula \u00fanica para rastreamento de linhagem de alta resolu\u00e7\u00e3o do c\u00e9rebro humano\u201d<\/em><\/strong><\/p>\n\u00c9 do conhecimento comum que cada ser humano come\u00e7a como uma \u00fanica c\u00e9lula com um \u00fanico conjunto de \u201cinstru\u00e7\u00f5es\u201d de ADN, mas os detalhes de como essa c\u00e9lula se torna trili\u00f5es \u2013 incluindo as dezenas de milhares de milh\u00f5es de c\u00e9lulas no c\u00e9rebro \u2013 ainda s\u00e3o em grande parte desconhecidos. A pesquisa do Dr. Evrony visa desenvolver uma tecnologia chamada TAPESTRY, que pode iluminar este processo atrav\u00e9s da constru\u00e7\u00e3o de uma \u201c\u00e1rvore geneal\u00f3gica\u201d de c\u00e9lulas cerebrais, mostrando quais c\u00e9lulas progenitoras d\u00e3o origem \u00e0s centenas de tipos de c\u00e9lulas maduras no c\u00e9rebro humano.<\/p>\n
A tecnologia pode resolver alguns dos principais problemas enfrentados pelos pesquisadores que estudam o desenvolvimento do c\u00e9rebro humano. O m\u00e9todo chave para estudar o desenvolvimento atrav\u00e9s do rastreamento de linhagens (introduzindo marcadores em c\u00e9lulas de animais imaturos e depois estudando como esses marcadores s\u00e3o transmitidos \u00e0 sua descend\u00eancia) \u00e9 imposs\u00edvel em humanos porque \u00e9 invasivo. O trabalho anterior do Dr. Evrony junto com colegas mostrou que muta\u00e7\u00f5es que ocorrem naturalmente podem ser usadas para rastrear linhagens no c\u00e9rebro humano. TAPESTRY visa avan\u00e7ar e dimensionar esta abordagem resolvendo diversas limita\u00e7\u00f5es dos m\u00e9todos atuais. Primeiro, o rastreamento da linhagem requer isolamento e amplifica\u00e7\u00e3o mais confi\u00e1veis das pequenas quantidades de DNA de c\u00e9lulas individuais. Em segundo lugar, uma compreens\u00e3o detalhada do desenvolvimento do c\u00e9rebro humano precisa ser rent\u00e1vel para permitir o perfil de milhares ou dezenas de milhares de c\u00e9lulas individuais. Finalmente, \u00e9 necess\u00e1rio tamb\u00e9m mapear os fen\u00f3tipos das c\u00e9lulas \u2013 n\u00e3o apenas ver at\u00e9 que ponto as c\u00e9lulas est\u00e3o relacionadas, mas tamb\u00e9m que tipos de c\u00e9lulas elas s\u00e3o. A TAPESTRY procura resolver estes desafios.<\/p>\n
A abordagem do Dr. Evrony \u00e9 aplic\u00e1vel a todas as c\u00e9lulas humanas, mas \u00e9 de especial interesse em dist\u00farbios cerebrais. Uma vez mapeadas as linhagens cerebrais saud\u00e1veis, elas podem ser usadas como base para ver como o desenvolvimento do c\u00e9rebro difere em indiv\u00edduos com v\u00e1rios dist\u00farbios que provavelmente surgem no desenvolvimento, como autismo e esquizofrenia.<\/p>\n
Iaroslav 'Alex' Savtchouk, Ph.D., <\/strong>Professor Assistente, Departamento de Ci\u00eancias Biom\u00e9dicas, Marquette University<\/strong><\/p>\n\u201cImagem Pan\u00f3ptica R\u00e1pida de Volumes Cerebrais via Estereoscopia Quadrangular com Etiqueta de Tempo\u201d <\/em><\/strong><\/p>\nAs modernas t\u00e9cnicas \u00f3pticas de imagem cerebral permitem a observa\u00e7\u00e3o de uma fina camada do c\u00e9rebro, mas a obten\u00e7\u00e3o de imagens de muita atividade cerebral no espa\u00e7o tridimensional \u2013 como um volume do c\u00e9rebro \u2013 tem se mostrado assustadora. Dr. Savtchouk desenvolveu uma abordagem que permite aos pesquisadores ver o que est\u00e1 acontecendo n\u00e3o apenas na superf\u00edcie de um c\u00e9rebro, mas profundamente dentro e em uma resolu\u00e7\u00e3o espa\u00e7o-temporal muito maior do que nunca.<\/p>\n
O processo central \u2013 microscopia de dois f\u00f3tons \u2013 detecta a atividade cerebral procurando fluoresc\u00eancia nas c\u00e9lulas cerebrais geneticamente modificadas de animais de laborat\u00f3rio. Com um \u00fanico laser, as informa\u00e7\u00f5es de profundidade s\u00e3o registradas muito lentamente. Com dois feixes de laser, os pesquisadores obt\u00eam essencialmente vis\u00e3o binocular \u2013 eles podem ver o que est\u00e1 mais pr\u00f3ximo e mais distante, mas ainda existem \u201csombras\u201d visuais onde nada pode ser visto (por exemplo, quando uma pessoa olha para a borda de um tabuleiro de xadrez, algumas pe\u00e7as pode ser bloqueado por pe\u00e7as mais pr\u00f3ximas.) O Dr. Savtchouk est\u00e1 resolvendo esse problema com a adi\u00e7\u00e3o de dois feixes de laser adicionais, o que proporciona vis\u00e3o qu\u00e1drupla e reduz bastante os pontos cegos. Ele tamb\u00e9m est\u00e1 sequenciando o tempo dos lasers \u2013 que pulsam rapidamente \u2013 para que os pesquisadores saibam qual laser detectou qual atividade, o que \u00e9 fundamental para a constru\u00e7\u00e3o de um modelo tridimensional com precis\u00e3o de tempo.<\/p>\n
O projeto do Dr. Savtchouk envolve primeiro projetar o sistema em simula\u00e7\u00f5es de computador e depois provar sua aplica\u00e7\u00e3o com modelos de mouse. Seu objetivo \u00e9 desenvolver maneiras de atualizar os microsc\u00f3pios de dois f\u00f3tons existentes, tanto por meio da adi\u00e7\u00e3o de feixes de laser quanto por meio de atualiza\u00e7\u00f5es de hardware e software, permitindo que os laborat\u00f3rios se beneficiem da tecnologia sem pagar por um sistema totalmente novo.<\/p>\n
Nanthia Suthana, Ph.D., Professora Associada, Departamento de Psiquiatria e Ci\u00eancias Biocomportamentais, Universidade da Calif\u00f3rnia, Los Angeles<\/strong><\/p>\n\u201cGrava\u00e7\u00e3o e estimula\u00e7\u00e3o program\u00e1vel e sem fio da atividade cerebral profunda em humanos em movimento livre, imersos em realidade virtual (ou aumentada)\u201d<\/em><\/strong><\/p>\nO estudo dos fen\u00f3menos neurol\u00f3gicos humanos apresenta muitos desafios \u2013 os c\u00e9rebros humanos n\u00e3o podem ser estudados diretamente como os c\u00e9rebros dos animais, e \u00e9 dif\u00edcil recriar (e registar os resultados) dos fen\u00f3menos num ambiente de laborat\u00f3rio. Dr. Suthana prop\u00f5e desenvolver um sistema que utiliza realidade virtual e aumentada para criar cen\u00e1rios de teste realistas para seus sujeitos. Ela usa dados registrados por dispositivos cerebrais implant\u00e1veis usados no tratamento da epilepsia.<\/p>\n
Centenas de milhares de pessoas implantaram esses dispositivos, e muitos dos dispositivos implantados permitem programa\u00e7\u00e3o sem fio e recupera\u00e7\u00e3o de dados. A abordagem da Dra. Suthana aproveita o \u00faltimo \u2013 esses dispositivos registram todos os tipos de atividade cerebral profunda, e ela pode acessar dados registrados enquanto os sujeitos est\u00e3o interagindo em experimentos baseados em VR ou AR. \u00c9 importante ressaltar que os sujeitos podem se mover livremente, pois carregam consigo o monitor de atividade cerebral e o dispositivo de grava\u00e7\u00e3o. A captura de movimento e as medi\u00e7\u00f5es biom\u00e9tricas podem ser feitas simultaneamente, montando um quadro completo de respostas.<\/p>\n
Dr. Suthana est\u00e1 trabalhando com uma equipe multidisciplinar para fazer o sistema funcionar; a equipe inclui engenheiros el\u00e9tricos, f\u00edsicos e cientistas da computa\u00e7\u00e3o. Fatos b\u00e1sicos como a lat\u00eancia do sinal precisam ser estabelecidos para que os dados possam ser sincronizados e medidos com precis\u00e3o. Em \u00faltima an\u00e1lise, ela acredita que humanos que se comportam livremente e interagem com as simula\u00e7\u00f5es mais realistas poss\u00edveis permitir\u00e3o aos pesquisadores compreender com mais precis\u00e3o como o c\u00e9rebro funciona. Al\u00e9m de quest\u00f5es neurol\u00f3gicas b\u00e1sicas \u2013 como a atividade cerebral e as respostas f\u00edsicas que acompanham a\u00e7\u00f5es ou rea\u00e7\u00f5es espec\u00edficas a est\u00edmulos \u2013 o sistema mostra-se promissor para a investiga\u00e7\u00e3o do transtorno de stress p\u00f3s-traum\u00e1tico e outras condi\u00e7\u00f5es em que os gatilhos ambientais podem ser simulados num ambiente virtual controlado.<\/p>","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
22 de julho de 2019 O McKnight Endowment Fund for Neuroscience (MEFN) anunciou os tr\u00eas ganhadores de $600.000 em financiamento de subs\u00eddios por meio do MEFN Technology Awards de 2019, reconhecendo esses projetos por sua capacidade de mudar fundamentalmente a maneira como a pesquisa em neuroci\u00eancia \u00e9 conduzida. Cada um dos projetos receber\u00e1 um total de $200.000 nos pr\u00f3ximos dois anos, \u2026<\/p>","protected":false},"author":4,"featured_media":37811,"comment_status":"closed","ping_status":"closed","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"_acf_changed":false,"footnotes":""},"categories":[2],"tags":[],"class_list":{"0":"post-37809","1":"post","2":"type-post","3":"status-publish","4":"format-standard","5":"has-post-thumbnail","7":"category-announcement","8":"post_topic-technology-awards","9":"post_topic-the-mcknight-endowment-fund-for-neuroscience"},"acf":[],"yoast_head":"\n
2019 McKnight Technology Awards - McKnight Foundation<\/title>\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n\t\n\t\n\t\n\n\n\n\n\n\t\n\t\n\t\n