Agricultura Apicultura y polinización Europa

Un atlas del cerebro de abejorro

Un atlas del cerebro de abejorro
Un abejorro de cola de ante y un modelo 3D del cerebro del abejorro, basado en micro-TC. Las regiones azules simbolizan los centros olfativos primarios. Las regiones amarillo / naranja procesan la información visual de los ojos compuestos, la información visual de color turquesa de los ocelos. En rojo / naranja se muestran los cuerpos de los hongos importantes para el aprendizaje. La brújula interior de los insectos, el complejo central, es verde. (Imagen: Erdhummel von Ivar Leidus / Wikimedia Commons CC BY-SA 4.0 / 3D-Modell von Lisa Rother / Universität Würzburg)

El abejorro de cola buff Bombus terrestris es una de las especies de abejorros más comunes en Europa. No solo es activo en la naturaleza como polinizador, los humanos también lo usan en invernaderos y túneles de aluminio para obtener buenas cosechas de tomates o fresas.


por Robert Emmerich, Julius-Maximilians-Universität Würzburg


El abejorro de cola de búfalo también se utiliza en la ciencia: «La investigación básica lo utiliza cada vez más como organismo modelo para analizar el aprendizaje y la memoria, el sistema visual, el control de vuelo y las habilidades de navegación», dice el Dr. Keram Pfeiffer, profesor de neurobiología en el Biocentro de Julius-Maximilians-Universität (JMU) Würzburg en Baviera, Alemania.

Pfeiffer investiga la base neuronal de la orientación espacial en insectos. Junto con su estudiante de doctorado Lisa Rother y un equipo internacional, ahora presenta el primer atlas de un cerebro de abejorro de cola buff basado en datos tomográficos computarizados (TC) en la revista Cell and Tissue Research .

Nadine Kraft y el líder del grupo Emmy Noether, el Dr. Basil el Jundi (ambos JMU), así como el Dr. Richard J. Gill y el Dr. Dylan Smith del Imperial College de Londres también participaron en el trabajo.

Datos promediados de diez cerebros de abejorros

Para crear el atlas, el equipo de investigación tomó imágenes de micro-TC de diez cabezas de abejorros de cola buff. De estos, primero extrajeron los datos de imagen que muestran los cerebros. En cada una de estas pilas de datos, se reconstruyeron manualmente 30 regiones del cerebro del abejorro en tres dimensiones. En el clúster de computación de alto rendimiento de JMU, Julia, se calculó un cerebro estándar a partir de los diez conjuntos de datos, en función de sus valores medios.

El resultado se puede ver en la base de datos de insectbraindb de acceso público: https://hdl.handle.net/20.500.12158/SIN-0000010.3

“El atlas se utilizará para investigaciones en las que se analicen circuitos neuronales. Los principios funcionales de dichos circuitos suelen ser válidos en general, por lo que también se dan en humanos, por ejemplo”, explica Pfeiffer.

Un atlas del cerebro de abejorro
Flujo de trabajo para la reconstrucción de neuropilos a partir de datos de micro-TC de Bombus terrestris. (a) Corte 2D frontal virtual de los datos de micro-TC que muestra la posición del cerebro en la cápsula de la cabeza. Flechas rojas: músculos; flechas verdes: retina. (b) El mismo corte que en (a) pero recortado para excluir todos los tejidos no neuronales. (c) El corte recortado con todas las regiones de neuropilo de interés etiquetadas manualmente. El código de color de los neuropilos es consistente con Brandt et al. (2005) y Kurylas et al. (2008). (d) Modelo de superficie de una reconstrucción cerebral individual con todos los neuropilos etiquetados. Los neuropilos restantes (RN) se etiquetaron como semitransparentes para hacer que el complejo central (CX) sea mejor visible. Neuropilos: lóbulos antenales (AL), tubérculo óptico anterior (AOTU), anillo basal (BR) complejo central (CX), collar (CO), lámina (LA), labio (LIP), lóbulo (LO), médula (ME) , plexo sináptico ocelar (OC), pedúnculo (PED) y neuropilos restantes (RN). Barras de escala = 1000 µm. Crédito:Investigación de células y tejidos (2021). DOI: 10.1007 / s00441-021-03482-z

Micro-CT ofrece ventajas

Ya existen atlas cerebrales similares para otras especies de insectos. Sin embargo, ninguno de ellos se basa en imágenes de micro-TC, sino en una combinación de inmunotinción de regiones sinápticas y microscopía confocal.

En comparación con el micro-CT, esta técnica tiene dos desventajas: en primer lugar, la resolución en la dirección z (de adelante hacia atrás) es mucho más baja que la resolución lateral. En segundo lugar, se debe disecar un cerebro para inmunotinción. En el proceso, las regiones externas del cerebro en particular pueden dañarse y pueden cambiar de posición.

Micro-CT permite dejar el cerebro en el animal. Por lo tanto, todas las partes permanecen intactas y en su posición natural. Además, la resolución de las imágenes micro-CT es la misma en todas las direcciones. Esto simplifica la inserción posterior de datos neuronales y proporciona más detalles cuando se ve desde un lado.

Objetivo: combinar ambos métodos

«Actualmente también estamos trabajando en un atlas del cerebro de abejorro utilizando el método convencional de microscopía confocal», dice Pfeiffer. Este método tiene la ventaja, al menos por el momento, de que el contraste y la resolución de los datos son mejores.

Para combinar las ventajas de ambos métodos, el atlas creado convencionalmente se registrará en el atlas micro-CT al final. El resultado será un atlas que ofrece alta resolución y alto contraste, así como una posición espacial realista de las áreas individuales del cerebro entre sí.

Por el momento, solo se dispone de métodos microscópicos estándar para teñir células nerviosas individuales. Los datos recopilados con estos métodos solo se pueden insertar en el cerebro estándar con restricciones. «Por tanto, queremos desarrollar protocolos de tinción que permitan registrar las estructuras neuronales directamente con micro-CT», anuncia el neurobiólogo de JMU.



WP Twitter Auto Publish Powered By : XYZScripts.com