Peta Otak Babi Baru Memfasilitasi Penemuan Ilmu Saraf Manusia

Ketika para ilmuwan perlu memahami efek bahan formula bayi baru pada perkembangan otak, jarang mungkin bagi mereka untuk melakukan studi keamanan awal dengan subjek manusia. Bagaimanapun, hanya sedikit orang tua yang bersedia menyerahkan bayinya untuk menguji bahan-bahan yang belum terbukti.

Masukkan babi domestik. Perkembangan otak dan ususnya sangat mirip dengan bayi manusia - lebih dari hewan laboratorium tradisional, tikus dan tikus. Dan, seperti bayi, babi muda dapat dipindai menggunakan peralatan yang tersedia secara klinis, termasuk pencitraan resonansi magnetik non-invasif, atau MRI. Itu berarti para peneliti dapat menguji intervensi nutrisi pada babi, melihat pengaruhnya terhadap perkembangan otak melalui MRI, dan membuat prediksi yang terdidik tentang bagaimana nutrisi yang sama tersebut akan memengaruhi bayi manusia.

Selama hampir satu dekade, para ilmuwan mengandalkan peta atau atlas otak babi berbasis MRI - yang dikembangkan di University of Illinois menggunakan babi berusia 4 minggu - untuk memahami di mana dan bagaimana nutrisi dan intervensi lain memengaruhi mengembangkan otak. Sekarang, ilmuwan Illinois telah memperbarui atlas itu, meningkatkan resolusinya dengan faktor empat, dan mereka juga menambahkan atlas baru untuk babi remaja berusia 12 minggu.

"Peningkatan resolusi spasial membuat perbedaan besar saat Anda melihat perkembangan di otak babi kecil dan mencoba melihat bagaimana intervensi Anda mengubah struktur, ukuran, atau bahkan fungsi di otak," kata Brad Sutton, profesor di Departemen Bioteknologi, direktur teknis Pusat Pencitraan Biomedis di Institut Beckman Illinois, dan rekan penulis studi atlas otak, yang diterbitkan dalam Journal of Neuroscience Methods .

Ryan Dilger, profesor di Departemen Ilmu Hewan dan penulis senior studi atlas, menambahkan, "Ini tentang kemampuan kita untuk membedakan satu bagian otak dari yang lain. Semakin tinggi resolusinya, semakin andal kita dapat mengatakan bahwa bagian ini adalah hipokampus, misalnya. Bagian dari kebutuhan atlas adalah agar setiap kelompok penelitian yang bekerja di area ini merujuk ke bagian atau wilayah otak yang sama secara konsisten. Kita harus memiliki istilah dan infrastruktur yang sama untuk berbicara dalam bahasa yang sama. "

Untuk membuat atlas yang diperbarui, para peneliti membius dan memindai babi berusia 4 dan 12 minggu di Beckman Biomedical Imaging Center menggunakan pemindai MRI Siemens Prisma 3 T yang mutakhir. Pemindaian dari beberapa babi di setiap kelas umur dirata-ratakan menjadi satu atlas untuk setiap usia, untuk menjelaskan variasi di antara individu. Selanjutnya, para peneliti mengidentifikasi dan secara digital mengisolasi 26 daerah yang diminati, seperti otak kecil, medula, korteks kanan dan kiri, dan lain-lain, dan memberikan standar volumetrik untuk masing-masing pada babi.

"Kami menyediakan volume absolut dan relatif tidak hanya untuk seluruh otak, tetapi jaringan seperti materi abu-abu, materi putih, cairan serebrospinal, serta semua wilayah yang berbeda. Data normatif tersebut dapat bertindak sebagai referensi bagi individu lain yang mungkin tertarik untuk melihat bagaimana intervensi tertentu memengaruhi pertumbuhan atau perkembangan otak pada babi, "kata Joanne Fil, mahasiswa doktoral di Neuroscience Program di Illinois dan penulis utama studi atlas.

Atlas otak babi sebelumnya telah digunakan oleh para peneliti untuk memajukan ilmu saraf di seluruh dunia, dengan sekitar 450 unduhan hingga saat ini. Penemuan kolektif yang dimungkinkan oleh atlas melampaui nutrisi pediatrik untuk memasukkan pemahaman yang lebih dalam tentang sumbu mikrobiota-usus-otak, yang tampaknya berhubungan dengan situasi klinis umum.

Dilger mengatakan atlas baru akan memberikan peneliti pandangan yang lebih tepat tentang otak, memungkinkan penemuan yang lebih maju. Dan dengan tambahan atlas untuk babi yang lebih tua, mereka akan dapat memperluas penemuan mereka lebih jauh.

"Pada usia 24 minggu, atau enam bulan, babi sudah matang secara seksual. Kami berharap pada usia ini, babi akan memiliki sebagian besar, jika tidak semua, perkembangan otaknya selesai," kata Fil. "Jadi sekarang kami dapat melihat bagaimana intervensi kami berdampak pada perkembangan tidak hanya pada usia dini, tetapi juga pada masa dewasa pada babi."

Fil menambahkan bahwa studi tersebut juga memberikan penjelasan rinci tentang proses yang mereka gunakan untuk membuat atlas, memberi para peneliti cetak biru untuk membuat atlas tambahan untuk hewan lain.

Tapi ada banyak hal yang bisa dikatakan untuk babi sebagai hewan penelitian biomedis yang penting.

"Anda dapat mempelajari perkembangan otak pada tikus, tetapi untuk beberapa penelitian, otak tikus tidak sama dengan otak manusia dalam beberapa aspek penting. Selain itu, Anda tidak dapat benar-benar mempelajari efek intervensi pada otak secara langsung pada manusia, karena meskipun kita dapat mengarahkan orang ke pemindai, kami tidak selalu dapat mengubah pola makan mereka dan menguji komponen yang berbeda, "kata Sutton.

"Jadi babi tepat di sweet spot itu: otaknya memiliki ukuran yang tepat untuk menggunakan pemindai MRI manusia dan perkembangan otak babi sangat mirip dengan manusia. Dan kami memiliki alat untuk dapat mempelajarinya dengan sangat detail, terutama di kampus ini. , dan melakukan banyak hal hebat dengannya. Babi itu sempurna untuk mempelajari otak. "

Dilger menambahkan, "Kami menggunakan peralatan klinis manusia yang sebenarnya pada babi. Kami secara efektif, non-invasif, membawa mikroskop ke otak babi saat masih hidup. Itulah manfaatnya. Kami dapat mengintip secara virtual ke dalam babi otak beberapa kali sepanjang hidup babi untuk melihat bagaimana otak berkembang secara struktural. " [Sciencedaily, REO.my.id]

Jangan lupa Follow untuk mengikuti update terbaru dari REO News yang berisi info unik dan update, contohnya seperti Peta Otak Babi Baru Memfasilitasi Penemuan Ilmu Saraf Manusia.