Ученые составили самое подробное описание человеческого мозга за всю историю

Фото из открытых источников

Исследователи составили самое подробное описание человеческого мозга, когда-либо созданное, на основе тысяч различных типов клеток, из которых он состоит.

 

Атлас клеток головного мозга человека представляет собой серию наборов данных о различных типах клеток головного мозга и о том, где они расположены, что позволяет определить этот сложный орган с более точными генетическими и молекулярными деталями, чем когда-либо прежде.

 

Данные получены из образцов, взятых у умерших взрослых и детей, а также у эмбрионов и плодов во время беременности. Среди доноров есть люди, у которых есть определенные заболевания, и те, у кого их нет.

 

Образцы шимпанзе, горилл и обезьян также были включены, чтобы пролить свет на эволюцию мозга.

 

Этот ресурс сравнивают с огромными усилиями, вложенными в проект «Геном человека», который привел к многочисленным достижениям в области медицины.

 

Он призван заложить основу для дальнейших исследований состояний, поражающих мозг, включая неврологические состояния, такие как болезнь Альцгеймера и Паркинсона, а также проблем психического здоровья, таких как депрессия и шизофрения. «Если вы собираетесь исследовать новую страну, вам нужна карта, чтобы вы знали, куда идете», — говорит Стен Линнарссон из Каролинского института в Стокгольме, Швеция.

 

Предыдущие попытки визуализировать мозг включали такие методы сканирования, как магнитно-резонансная томография (МРТ). Хотя сканирование мозга может иметь неоценимое значение для постановки медицинских диагнозов людям – например, путем выявленияопухоль головного мозга – обычно они не могут визуализировать ничего размером меньше 1 миллиметра.

 

Новый атлас позволяет нам анализировать мозг в гораздо меньших масштабах, определяя типы клеток, взятые из более чем 100 различных областей мозга, в зависимости от вида и возраста доноров.

 

Уже было известно, что существует множество различных типов клеток головного мозга, или нейронов, отчасти потому, что они могут выглядеть по-разному или вести себя по-разному, когда их выращивают в чашке. Например, в то время как большинство нейронов посылают сигналы, которые запускают следующий нейрон по линии, некоторые посылают сигналы, которые останавливают срабатывание следующего нейрона.

 

Но было трудно точно идентифицировать множество различных нейронов, которые существуют до появления метода, называемого секвенированием отдельных клеток, около 20 лет назад.

 

При этом анализируется генетический материал отдельной клетки, чтобы увидеть, какие гены включены, а какие выключены – другими словами, какие белки она производит.

 

По мере развития методов секвенирования отдельных клеток Национальный институт здравоохранения США начал финансировать две инициативы, которые объединились в набор из 24 статей.

 

Первый был направлен на проведение «переписи» клеток головного мозга, состоящей из подробного описания всех различных типов клеток в человеческом мозге на основе того, какие из их генов активны. Вторая задача заключалась в том, чтобы точно определить, где именно в мозгу находятся эти типы нейронов, чтобы создать клеточный атлас мозга – хотя на данный момент он существует только в виде огромного набора баз данных, а не одной единственной базы данных. Визуальное представление.

 

Первый проект включал усилия нескольких международных исследовательских групп, секвенировавших в общей сложности миллионы клеток мозга.

 

Линнарссон участвовал в нескольких проектах, в том числе в проведении секвенирования отдельных клеток 105 анатомических участков мозга четырех взрослых людей. В ходе проекта было выявлено 3313 различных типов клеток мозга.

 

Уже начинают появляться некоторые сведения о различных заболеваниях. «Есть работы [должны выйти] от генетиков, которые отображают все гены заболеваний головного мозга в нашем атласе», — говорит Линнарссон. «Там обязательно будут идеи».

 

«Существует огромный стимул для понимания функций мозга не только потому, что это такой интригующий вопрос, но и потому, что он может привести к разработке методов лечения», — говорит Арнольд Кригштейн из Калифорнийского университета в Сан-Франциско.

 

Ученые отмечают, что в будущем исследователи, возможно, смогут использовать эти инструменты для изучения активности клеток и цепей, которая лежит в основе сложного познания и поведения. Это не только расширит знания о здоровом мозге, но также может привести к новым методам лечения заболеваний головного мозга.