Odkryto jedną z tajemnic mózgu

Dodaj do ulubionych

Najnowsze badanie dowodzi, że w naszym mózgu znajdują się zróżnicowane populacje neuronów

Zespół naukowców opracował pierwszą na świecie skalowalną metodę identyfikacji neuronów w ludzkim mózgu. Badanie to otwiera drogę do mapowania aktywności genowej. Może ono także przyczynić się do lepszego zrozumienia zarówno funkcji jak i zaburzeń mózgu, takich jak choroba Alzheimera, Parkinsona, schizofrenia czy depresja.  

 

Dzięki wyizolowaniu oraz przeanalizowaniu jąder pojedynczych komórek mózgowych, badacze określili 16 podtypów neuronowych występujących w korze mózgowej – zewnętrznej warstwie neuronowej mózgu odpowiedzialnej za funkcje poznawcze, zapamiętywanie, jak też umiejętność skupienia uwagi czy podejmowania decyzji. Zespół pod przewodnictwem ekspertów z Uniwersytetu Kalifornia San Diego, Instytutu Badawczego Scripps (TSRI) oraz przedsiębiorstwa Illumina opublikował wyniki swoich badań w wydaniu magazynu Science z dnia 24. czerwca. 

 

"Przedstawiliśmy ujednolicony schemat umożliwiający analizę oraz porównywanie ze sobą poszczególnych neuronów, co z kolei pozwoli nam określić ile ich typów występuje w ludzkim mózgu" powiedział Kun Zhang, profesor bioinżynierii na Uniwersytecie Kalifornia oraz jeden z autorów badania.  

 

Badacze planują wykorzystanie wiedzy o istnieniu różnorodnych podtypów neuronów do stworzenia modelu, który Zhang określa mianem mapy ludzkiego mózgu. Byłaby to baza pozwalająca w pełni zrozumieć różnice pomiędzy zdrowym i chorobowo zmienionym mózgiem.  

 

"W przyszłości pacjenci cierpiący na choroby mózgu będą leczeni w oparciu o takie właśnie mapy. Nasz model jest w znacznej mierze zbliżony do mapy ludzkiego genomu." Stwierdził Zhang.

 

Najnowsze badanie pozwala także lepiej zrozumieć istotę unikalności poszczególnych komórek mózgowych: odpowiadają one za ekspresję różnych typów genów oraz pełnią ściśle określone funkcje. Aby lepiej zrozumieć tę różnorodność, badacze przeanalizowali ponad 3200 pojedynczych neuronów mózgowych w sześciu polach Brodmanna, będących rejonami kory mózgowej klasyfikowanymi pod kątem ich funkcji oraz różnorodności neuronów.  

 

Dzięki wspólnie podjętym działaniom, zespół naukowców opracował nową metodę izolowania oraz sekwencjonowania jąder poszczególnych komórek. Badacze z instytutu TSRI pod kierownictwem profesora nauk o mózgu, Jerolda Chuna, pozyskali próbki podczas sekcji zwłok a następnie wykorzystali je celem izolacji jąder neuronowych. Badacze z laboratorium Zhanga współpracowali z firmą Fluidigm, producentem systemów mikroprzepływowych by stworzyć protokół pozwalający na identyfikację oraz określenie ilości molekuł RNA w pojedynczym jądrze neuronowym. Naukowcy zasilający szeregi przedsiębiorstwa Illumina w San Diego przeprowadzili procedurę sekwencjonowania bazy danych RNA opracowanej przez pierwszy z opisanych zespołów. Eksperci pod przewodnictwem profesora biochemii Wei Wanga z uniwersytetu San Diego stworzyli algorytmy, które pozwoliły na identyfikację 16 podtypów neuronów na podstawie informacji zawartych w stworzonej bazie danych. 

 

Ekspertom udało się także określić geny aktywne w każdym z jąder oraz odkryć, że w polach Brodmanna występowały różne kombinacje 16 podtypów neuronowych, co z kolei wyjaśniało dlaczego każdy z tych rejonów wygląda oraz funkcjonuje inaczej.  

 

Analiza profili transkryptomicznych – zestawów genów, których ekspresja była aktywna w komórkach –  wykazała wiele różnic pomiędzy genami, umożliwiając jednocześnie wyszczególnienie neuronów posiadających cechy wspólne i indywidualne skutkujące różnicami funkcyjnymi komórek.  

 

"Udało nam się opracować nowy sposób identyfikacji i klasyfikacji podstawowych elementów budulcowych mózgu" powiedział Blue Lake, doktorant pracujący w laboratorium Zhanga oraz jeden z współautorów badania. "Nasz eksperyment pozwolił dokładniej przyjrzeć się ogólnym schematom ekspresji genowej oraz zdefiniować typy komórek w zdrowych tkankach. Poprzez analogię, ułatwił on także określanie nieprawidłowości w funkcjonowaniu komórek, które to prowadzić mogą do chorób mózgu."

 

W ramach badań uzupełniających, naukowcy planują poddanie analizie neuronów zlokalizowanych w pozostałych polach Brodmanna oraz określenie różnorodności ich podtypów. Mają oni także zamiar zbadać specyfikę neuronów pochodzących od wielu dawców (w ramach opisywanego eksperymentu bazowano wyłącznie na próbkach tkanki mózgowej jednej osoby), aby określić ich różnorodność neuronową.  

Autor: Stylnazdrowie.pl

Redakcja poleca
comments powered by Disqus

Powrót ↑