Durch die Verwendung modernster Imaging-Technologie, Carnegie Mellon University Wissenschaftler Eric Ahrens und Co-Ermittler haben die erste systematische Untersuchung der Entwicklungs-und Sex-assoziierte Veränderungen in der jugendlichen und erwachsenen Gehirn der Maus, um grundlegende Unterschiede in den wichtigsten Strukturen des Gehirns, wie wie die wichtig für Emotionen, Lernen und Gedächtnis. Die Ergebnisse, in der Presse mit NeuroImage, zeigen, dass Sexualhormone verändern die Entwicklung bestimmter Strukturen des Gehirns in der Pubertät und dass sich diese Folgen ins Erwachsenenalter bestehen.
Die Ergebnisse bieten eine viel natürlichere Darstellung, wie zirkulierenden Hormone beeinflussen Gehirn Strukturen als könnten aus menschlichem Bildgebung aus mehreren Gründen, so Ahrens. Die Tiere untersucht wurden fast genetisch identisch und aufgezogen in der gleichen Umgebung - Faktoren, die nicht kontrolliert werden kann in der Human-Studien. Und die Imaging-Technologie, Magnet-Resonanz-Mikroskopie, erlaubt hohe Auflösung, 3D-Bildgebung in der intakten, winzigen Gehirn der Maus.
"Die Feststellung, dass bestimmte Hirnstrukturen Veränderungen auf der Pubertät unter dem Einfluss der Sexualhormone sollte helfen Wissenschaftler verstehen, wie Ebenen der Sexualhormone verändern das Gehirn die Entwicklung", sagte Ahrens, Assistant Professor der biologischen Wissenschaften. "Die Forscher konnten künstlich manipulieren Sexualhormone und verwenden Sie dann MRM-Technologie zu sehen, wie die Hormone beeinflussen Gehirn Strukturen in der Tier-Modelle."
"Diese Informationen können auch kritische für die Modellierung menschlichen neurologischen Krankheiten wie Parkinson und neuropsychiatrische Störungen wie Schizophrenie, so dass wir entwickeln können, wirksamere Therapien", sagte Ahrens. "Darüber hinaus sind diese Ergebnisse Mai zeigen, wie strukturelle Sex-assoziierten Gehirn Unterschiede beeinflussen Verhalten und Kognition."
Ahrens und Kyoko Koshibu, ein Doktorand, Aufnahmen von intakten Gehirn der Maus mit Magnet-Resonanz-Mikroskopie (MRM), eine extrem hohe Auflösung Magnet-Resonanz-Bildgebung (MRI)-Technik. Carnegie Mellon ist eine der wenigen Gruppen landesweit mit der Fähigkeit zur Durchführung MRM. Koshibu, der hat viel der Datenanalyse, hat vor kurzem ihre Promotion in der Abteilung für Neurobiologie an der Universität von Pittsburgh während der Arbeit am Zentrum für die neuronale Grundlage von Kognition, eine gemeinsame Universität Pittburgh Carnegie-Mellon-Initiative.
Bis heute, nur eine begrenzte Anzahl von quantitativen 3D-Analysen der erwachsenen Maus Gehirn Strukturen wurden, was zum Teil auf den mühsamen Prozess erforderlich sind, um diese Daten. Mit konventionellen Histologie, es würde Monate dauern Abschnitt Gehirn, Maßnahme verschiedenen Strukturen und führen Sie eine 3D-Rekonstruktion, in der Erwägung, dass Koshibu erhalten statistisch relevante Ergebnisse in eine Angelegenheit von Wochen mit der MRM-Technik. Darüber hinaus extreme Manipulationen des Gehirns, die für histologische Untersuchungen unweigerlich verzerren das Gewebe, was wiederum verdirbt die wahre Struktur des Gehirns, nach Ahrens.
"Mit MRM, sind wir in der Lage zu verwenden intakten Gehirn, aus denen ein viel besseres Image von Strukturen im gesamten Gehirn im Vergleich zu allgemein akzeptierten histologischen Techniken," sagte Ahrens.
MRM basiert auf den gleichen Grundsätzen wie MRT, ein Imaging-Technologie, macht den Körper der internen Strukturen. Beide MRT und MRM nutzen nuclear magnetic resonance, ein Phänomen beobachtet, in die Kerne von Atomen, wenn sie sie einem magnetischen Feld ausgesetzt und Impulse von Radiowellen. MRM stärkere Magnete verwendet, um Bilder mit einer Auflösung 10-100 mal feiner als konventionelle MRT.
Mit MRM, Ahrens und seine Kollegen abbilden Gehirn von männlichen und weiblichen Mäusen, im Alter von 1 Monat (Jugendliche) und 3 Monate (Erwachsene). Koshibu verwendet eine Software zur digitalen isolieren das gesamte Gehirn und spezifischen Strukturen aus der MRM Daten. Dazu gehören die Amygdala, Hippocampus, Striatum, und seitliche und dritten Ventrikel, Strukturen, die seit vielen Studien beim Menschen wegen ihrer Auswirkungen auf Kognition und neuropsychiatrische Störungen. Ein Vergleich der 3D-Rekonstruktionen der jeweiligen Struktur ergeben, Sex-und alters-strukturelle Unterschiede in den Hippocampus, Amygdala und Kammern, aber keines im Striatum.
Die Arbeit wurde von der National Multiple Sclerosis Society, der National Science Foundation und der National Institutes of Health.
Kontakt: Lauren Ward
wardle@andrew.cmu.edu
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Carnegie Mellon University