Více než 3000 typů mozkových buněk odhaluje naše tajemství

Máte více než 3000 různých typů mozkových buněk a další poznatky z největších dosud vytvořených atlasů lidských mozkových buněk.

Vědci právě odhalili obrovské úsilí o pochopení našeho mozku a mozku našich nejbližších příbuzných primátů.

V apartmá 21 listů Vyšlo 12. října v časopisech věda (12), Pokrok vědy (8)A Věda, translační medicína (1), velké konsorcium výzkumníků sdílí nové poznatky o buňkách, které tvoří náš mozek a mozky jiných primátů. Je to obrovský skok oproti dříve publikované práci, studie a data odhalují nové poznatky o buněčném složení našeho nervového systému v mnoha oblastech mozku a o tom, co je na lidském mozku zvláštní.

Výzkumné konsorcium představuje společné úsilí o pochopení lidského mozku a jeho modulární funkční povahy. Shromážděno a financováno Národní institut zdraví‚s Výzkum mozku prostřednictvím vývoje inovativních neurotechnologií® (BRAIN) iniciativa. Stovky vědců z celého světa spolupracovaly na dokončení souboru studií zkoumajících buněčnou strukturu lidského mozku a jiných primátů a na tom, aby ukázali, jak lze použít transformační novou sadu škálovatelných technologií ke studiu podrobné organizace lidský mozek. Lidský mozek s nebývalou přesností.

Pochopení našeho mozku na buněčné úrovni je klíčem k pochopení toho, jak náš mozek funguje a kdo jsme jako bytost KlasifikovatKromě přesné identifikace buněčných kořenů mozkových nemocí a poruch, znalosti, které by nakonec mohly vést k lepší léčbě těchto nemocí.

Vědci z Allen Institute for Brain Science, divize Allen Institute, vedli pět těchto studií a významně přispěli ke třem dalším, včetně jedné Stay Což značně rozšiřuje dosavadní poznatky o počtu typů buněk v mozku dospělého člověka. Vědci z Karolinska Institutet a Allen Institute studovali geny, které se aktivují v jednotlivých mozkových buňkách, což je technika známá jako jednobuněčná transkriptomika, která odhalila úžasnou rozmanitost typů buněk: máme více než 3000 různých typů mozkových buněk.

„Vidím to jako klíčový moment v neurovědě, protože nové technologie nám nyní umožňují porozumět velmi podrobné buněčné organizaci lidského mozku a mozků jiných primátů,“ řekl Ed Lin, Ph.D., hlavní vědecký pracovník společnosti Allen. Univerzita. Brain Sciences Institute, který vedl několik nově publikovaných studií. „Tato práce je v podstatě triumfem molekulární biologie: rozdílné použití genů lze použít k definování typů buněk a nástroje genomiky lze použít k vytvoření prvních návrhů anotovaných map s vysokým rozlišením buněk, které tvoří celý lidský mozek. .“

Studie se také zabývají řadou důležitých otázek, jako jsou: Jak rozdílné jsou lidské mozky na buněčné úrovni? Jak moc se liší náš mozek od mozku našich nejbližších opičích příbuzných? Kolik typů mozkových buněk máme? Jaké jsou vlastnosti těchto buněk? Jak se tyto buňky objevují a dozrávají ve vývoji?

Navazuje na předchozí práci na mapování typů mozkových buněk ve vysokém rozlišení v jediném snímku Regiony Pro lidskou kůru, vnější obal mozku, nově publikovaný balíček rozšiřuje tyto studie tak, aby zahrnovaly desítky až sto oblastí v celém mozku. Studie jedné oblasti našly více než 100 různých typů mozkových buněk a nově zveřejněná data ukazují tisíce různých typů mozkových buněk v celém mozku. U mnoha částí mozku nebyla taková složitost a rozmanitost nikdy předtím popsána.

Tyto studie jsou součástí sítě BRAIN Cell Census National Institutes of Health neboli BICCN, což je pětiletý program financování zahájený v roce 2017 s cílem vytvořit katalog typů mozkových buněk. Tato práce prokázala škálovatelnost špičkových buněčných a molekulárních přístupů, aby bylo možné čelit výzvám velikosti a složitosti lidského mozku, a připravila cestu pro další fázi úsilí o počítání buněk. Tato další fáze, Na části se pracuje V Allenově institutu vybuduje mnohem komplexnější atlasy lidských mozků a mozků jiných primátů prostřednictvím sítě buněčného atlasu iniciativy BRAIN, neboli BICAN.

„Současný soubor studií představuje přelomový úspěch, který pokračuje v budování důležitého mostu k osvětlení složitosti lidského mozku na buněčné úrovni,“ řekl Dr. John Ngai, ředitel NIH BRAIN Initiative. „Vědecká spolupráce vytvořená prostřednictvím BICCN a pokračující do další fáze v BICANu posouvá pole vpřed obrovským tempem; pokrok – a potenciál – byl prostě úžasný.“

Studie na lidech použily posmrtnou tkáň od lidí, kteří darovali svůj mozek vědě, a také zdravou živou tkáň darovanou od pacientů, kteří podstoupili operaci mozku a darovali tkáň pro výzkum.

Zpětnou vazbou budou také data z nově zveřejněných studií Atlas lidských buněkJde o mezinárodní úsilí zaměřené na vybudování komplexního referenčního atlasu buněk ve všech orgánech, tkáních a systémech lidského těla.

Pět studií provedených Allen Institute zahrnuje:

• Prozkoumat Rozdíly v typech mozkových buněk mezi jednotlivci. V této studii vědci zkoumali mozkové buňky podle úrovní genů, které zapínají v jedné oblasti kůry, střední temporální gyrus, u 75 různých dospělých dárců. Jednalo se o jednu z prvních studií lidského mozku, která porovnávala velký počet jedinců pomocí jednobuněčných technik. Vědci zjistili, že ačkoliv máme všichni stejný seznam základních buněčných částí, poměry určitých typů buněk a genů působících v těchto buňkách se velmi liší od člověka k člověku.
• A Porovnání typů mozkových buněk mezi lidmi a našimi nejbližšími příbuznými lidoopů, šimpanzi a gorilami. Tyto studie odhalují, že sdílíme stejnou základní architekturu typu mozkových buněk s našimi evolučními bratranci, ale existují změny v genech používaných těmito konzervovanými buněčnými typy. Konkrétně se mnoho genů zapojených do spojení mezi neurony a tvorbou okruhů v mozku mezi lidmi a jinými primáty liší. „To vytváří věrohodné vysvětlení toho, jak se kognitivní schopnosti zvyšují prostřednictvím evoluce, propojením obvodů ze stejných typů buněk nebo změnou zisků v systému mírně odlišnými způsoby,“ řekl Lin.
• Hluboký ponor Porovnejte buňky, které se tvoří v různých oblastech lidské mozkové kůry, sídla mnoha našich vyšších kognitivních funkcí. Tato studie se zabývala různými typy buněk v různých oblastech kůry a zjistila, že naše zraková kůra, kde zpracováváme to, co vidíme, je specializovanější a odlišnější než jiné oblasti a specializovanější než vizuální kůra myší. Tento objev pravděpodobně souvisí se skutečností, že lidé a další primáti spoléhají na náš zrak více než mnoho jiných savců.
• Dvě studie Analýza vlastností inhibičních neuronů Z lidského neokortexu zkoumáním jeho elektrických vlastností a složitých 3D tvarů a také genů, které je pohánějí, přístup, který vyžaduje použití živé tkáně získané z neurochirurgických postupů k léčbě neléčitelné epilepsie nebo mozkových nádorů. Tyto studie poskytují základní informace o vlastnostech lidských neuronů, včetně několika typů nalezených u lidí a některých dalších savců, ale ne u myší, včetně buněk pojmenovaných popisně. Buňky šípkové A buňky se dvěma balíčky.

Odkaz: „Výzkum lidského mozku“ od Mattia Marusso, 12. října 2023, vědy.
doi: 10.1126/science.adl0913

Zde uvedený výzkum byl podpořen iniciativou National Institutes of Health Brain Research through Innovative Neurotechnologies (BRAIN). Za obsah zodpovídají výhradně autoři a nemusí nutně představovat oficiální názory Státního zdravotního ústavu.