Atlas mózgu: Ambitne badania mogą doprowadzić do nowego zrozumienia demencji

Szacowany czas czytania: 3-4 minuty

WASZYNGTON — Badając ludzki mózg na poziomie komórkowym bardziej szczegółowo niż kiedykolwiek wcześniej, naukowcy zidentyfikowali ogromną gamę typów komórek — ponad 3300 — zamieszkujących nasze najbardziej złożone narządy, tworząc atlas, który może pomóc w określeniu komórkowych podstaw schorzeń neurologicznych. choroby. i ułatwianie nowych metod leczenia.

W ramach zaprezentowanej w czwartek ambicji zbadano także podobieństwa i różnice między mózgami ludzi i innych naczelnych – szympansów, goryli, rezusów i małp człekokształtnych – podkreślając niektóre czynniki, które oddzielają nas od naszych ewolucyjnych krewnych i czynią nas naprawdę ludźmi.

Wyniki tej pracy zaprezentowano w 21 badaniach opublikowanych w „Science” i dwóch innych czasopismach, przy wsparciu konsorcjum Cell Count Network Consortium w ramach inicjatywy BRAIN Initiative rządu USA.

Ludzki mózg jest złożony zarówno pod względem użyteczności – odczuwania, poruszania się, czytania, pisania, mówienia, myślenia i nie tylko – jak i różnorodności komórkowej.

Komórki nerwowe – lub komórki nerwowe – to podstawowe jednostki mózgu, odbierające bodźce zmysłowe, przekazujące polecenia mięśniom i przesyłające po drodze sygnały elektryczne. Mózg składa się z około 100 miliardów neuronów oraz większej liczby komórek nieneuronalnych. Wszystkie są zorganizowane w setki odrębnych struktur mózgowych, które regulują szereg funkcji.

W badaniu zidentyfikowano 3313 typów komórek, prawie 10 razy więcej niż wcześniej sądzono, a także pełny zestaw genów wykorzystywanych przez każdy typ komórek podczas mapowania ich regionalnego rozmieszczenia w mózgu.

„Atlas komórek mózgowych jako całość zapewnia podłoże komórkowe do wszystkiego, co możemy zrobić jako ludzie” – powiedział neurobiolog Ed Lin z Allen Institute for Brain Science w Seattle, jeden z badaczy.

Różne typy komórek mają odrębną charakterystykę i prawdopodobnie w różny sposób wpływają na przebieg choroby – mówi Lin.

Niespodzianką było to, że różnorodność komórkowa koncentrowała się w ewolucyjnie starszych częściach mózgu – śródmózgowiu i tylnej części mózgu – a nie w korze nowej, która jest odpowiedzialna za wyższe funkcje poznawcze, w tym uczenie się, podejmowanie decyzji, percepcję zmysłową, pamięć i język.

Choroby mózgu, takie jak choroba Alzheimera, choroba Parkinsona i stwardnienie zanikowe boczne, należą do najbardziej nieuleczalnych chorób.

„Większość chorób mózgu nadal nie ma lekarstwa ani nawet lekarstwa, a atlas ten powinien służyć jako punkt odniesienia dla przyspieszenia postępu w zrozumieniu szczegółowych komórkowych podstaw chorób i opracowywania terapii przyszłych generacji” – powiedział Lin.

Naukowcy zmapowali przełączniki genetyczne i typy komórek mózgowych powiązane z chorobą Alzheimera – najczęstszym rodzajem demencji – oraz różnymi zaburzeniami neurologicznymi i psychiatrycznymi, w tym schizofrenią, chorobą afektywną dwubiegunową i dużą depresją.

Potwierdzili związek między mikroglejem – rodzajem komórek odpornościowych w mózgu – a chorobą Alzheimera oraz ujawnili związek między niektórymi typami komórek nerwowych w mózgu a schizofrenią, poważną chorobą psychiczną charakteryzującą się oderwaniem od rzeczywistości.

Ponadto badacze szukali cech specyficznych dla człowieka, porównując korę skroniową – obszar kory nowej związany ze zrozumieniem języka i innymi wyższymi funkcjami poznawczymi – u ludzi i naszych najbliższych krewnych ewolucyjnych, takich jak szympansy i goryle.

Chociaż organizacja komórkowa była podobna, stwierdzono, że niektóre geny funkcjonują inaczej u ludzi niż u pozostałych dwóch gatunków, w tym kilka genów zaangażowanych w komunikację neuronową.

„Oznacza to, że u ludzi następuje przyspieszona specjalizacja neuronów korowych, co może przyczyniać się do różnic w funkcjonowaniu obwodu korowego i naszych odrębnych zdolnościach poznawczych” – powiedział Trygve Bakken, neurolog z Instytutu Allena.

Lin dodała, że ​​te modyfikacje molekularne, które zaszły w określonych typach komórek u ludzi w porównaniu z szympansami i gorylami, prawdopodobnie wpływają na sposób, w jaki „łączą się ze sobą – lub na elastyczność tych połączeń – i mogą stanowić ważną część tego, co czyni ludzki mózg wyjątkowym”.

Naukowcy spodziewają się, że jeszcze długa droga przed badaniami nad mózgiem.

„Dopiero zaczynamy określać złożoność ludzkiego mózgu” – powiedział jeden z pozostałych badaczy, Ping Ren, dyrektor Centrum Epigenetyki Uniwersytetu Kalifornijskiego. „Potrzebujemy więcej pracy, aby w pełni zrozumieć różnorodność, różnorodność oraz funkcję struktury i funkcji mózgu”.

×

Najnowsze historie naukowe