Vědci sestavili dosud největší atlas s více než 3000 buňkami v lidském mozku: snímky

Vědci sestavili obrovský atlas lidského mozku, který by jim mohl pomoci naplánovat cestu k prevenci a léčbě mnoha různých neurologických poruch.

Andrey Onufrienko/Getty Images

Skrýt popisek

Přepnout titulek

Andrey Onufrienko/Getty Images

Vědci sestavili obrovský atlas lidského mozku, který by jim mohl pomoci naplánovat cestu k prevenci a léčbě mnoha různých neurologických poruch.

Andrey Onufrienko/Getty Images

Vědci jsou o krok blíže k pochopení 170 miliard mozkových buněk, které nám umožňují chodit, mluvit a myslet.

A Nově vydaný atlas Poskytuje dosud nejpodrobnější mapy umístění, struktury a v některých případech i funkce více než 3 000 typů mozkových buněk.

„Tento druh informací skutečně potřebujeme, pokud chceme porozumět tomu, čím jsme jako lidé jedineční nebo čím se lišíme jako jednotlivci nebo jak se vyvíjí mozek,“ říká. Ed Linvedoucí výzkumník v Allenově institutu pro vědu o mozku v Seattlu a jeden ze stovek výzkumníků, kteří na mapách pracovali.

Atlas také nabízí nový způsob, jak studovat neuropsychiatrické stavy od Alzheimerovy choroby po depresi.

„Tuto mapu můžete použít k pochopení toho, co se ve skutečnosti při nemoci děje a jaké typy buněk mohou být ohroženy nebo ovlivněny,“ říká Lin.

Atlas je „důležitý pro pochopení toho, do jaké míry mohou různé druhy modelovat fyziologii, patologii a terapeutickou odezvu lidského mozku,“ napsaly Alyssa Wenninger a Paola Arlotta v článku. komentář Doprovodné vědecké práce.

Weninger je výzkumný pracovník na University of North Carolina. Arlotta je profesorkou na Harvardské univerzitě a také zastává pozici na Broad Institute v Cambridge ve státě Massachusetts.

Atlas dorazil ve formě více než 20 výzkumných prací publikovaných současně ve třech vědeckých časopisech: Věda, vědecký pokrok a translační medicína.

Projekt však stále není dokončen. Vědci očekávají, že najdou více typů mozkových buněk, ale některým z těch, které již objevili, plně nerozumí.

Vezměte si například „řídké neurony“. Název popisuje, jak tyto vysoce složité buňky vypadají, když jsou reprezentovány ve dvou rozměrech, nikoli ve třech. (Představte si, co dělá hmyz, když narazí na čelní sklo.)

„Když to uděláte s těmito typy neuronů, je to jako Rorschachův test,“ říká Lien.

Ve své současné podobě je atlas prvním návrhem, říká Lian, který teprve začíná zahrnovat plnou složitost lidského mozku.

„Ale skutečně to otevřelo cestu k prokázání, že jde o identifikovatelný systém,“ říká.

Myši, lidé a gorily

Atlas poskytuje způsob, jak vidět, jak se lidský mozek liší od mozků zvířat.

Říká se, že lidé mají specializované buňky na zpracování vizuálních informací, které se u myší nenacházejí Dr. Trygve Bakkenpřidružený vyšetřovatel v Allenově institutu, který pracoval na atlasu.

„Sdílíme základní plán s myšmi, ale u primátů vidíme specializace, které u myší nutně nevidíme,“ říká.

Tyto buňky se nacházejí u šimpanzů a goril, jejichž mozky byly také zmapovány v rámci projektu atlas. Ale u těchto druhů vědci našli jemné rozdíly v oblastech mozku, které lidé používají ke zpracování jazyka.

„Ve skutečnosti existuje konzervovaný soubor typů buněk, které sdílíme se šimpanzi a gorilami,“ říká Bakken. „Ale genová exprese se v těchto buňkách změnila.“

Změny v genové expresi ovlivňují spojení mezi buňkami. To naznačuje, že jazykové schopnosti u lidí jsou výsledkem různého zapojení, nikoli různých buněk. To je úkol pro úplně jiné úsilí známé jako Projekt Human Connectomekterá mapuje spojení umožňující jednotlivým mozkovým buňkám vytvářet rozsáhlé sítě.

Mapování nových léčebných postupů

Projekt atlasu je z velké části financován National Institutes of Health v rámci probíhající iniciativy BRAIN, kterou prezident Obama zahájil před deseti lety.

Jedním z cílů iniciativy je najít nové způsoby léčby mozkových poruch. Atlas může pomoci, aby se to stalo realitou.

Alzheimerova choroba, autismus, deprese a schizofrenie mohou být způsobeny malými rozdíly v naší DNA.

Vědci našli stovky takových změn. Ale měli problém přesně pochopit, jak to ovlivňuje jednotlivé mozkové buňky.

V rámci projektu Atlas tedy tým vědců vytvořil jakýsi slovník, který umožňuje vědcům spojit určité genetické změny s určitými typy mozkových buněk.

„Například jsme zjistili, že Alzheimerova choroba má pozdní nástup [is] „Je specificky spojena s typem buněk, které nazýváme mikroglie.“ Bing zazvonilprofesor buněčné a molekulární medicíny na Kalifornské univerzitě v San Diegu.

Mikroglie jsou imunitní buňky, o kterých je známo, že se aktivují u pacientů s Alzheimerovou chorobou. Mnoho vědců se domnívá, že tento proces přispívá ke ztrátě neuronů zapojených do paměti a myšlení.

Rennův slovník také spojil určitou skupinu neuronů s geny, které zvyšují riziko velké depresivní poruchy, a jinou skupinu neuronů s geny pro schizofrenii.

„Doufám, že naše práce umožní vědcům vyvinout nové strategie k léčbě těchto poruch,“ říká Ren.

I když bude buněčný atlas kompletní, bude představovat pouze jednu část mnohem většího úsilí o pochopení lidského mozku. Mezi další části patří mapování spojení mezi neurony, studium toho, jak mozkové okruhy fungují v reálném čase, a určování toho, jak jsou rozsáhlé sítě mozkových buněk schopny vytvářet vzpomínky, řešit problémy a produkovat vědomí.