Учените разкриха безпрецедентен „атлас“ на мозък на примат, който картографира органа в по-голяма разделителна способност от всякога, в мащаба на единични клетки.
Базираният в САЩ екип използва най-новите молекулярно-биологични техники, за да картографира мозъчната архитектура на възрастен макак резус (Macaca mulatta), маймуна, често използвана като модел за изследване на човешкото възприятие, познание, стареене и неврологични заболявания. Основна цел на изследването е да се разберат разликите между човешкия мозък и мозъка на нечовекоподобните примати.
„Разбирането на сложната структура на мозъчните клетки е от първостепенно значение за разбирането на функционирането на мозъка и потенциалните нарушения“, каза Шотландецът Мишел Тибо, директор на изследванията във Френския национален център за научни изследвания (CNRS) и ръководител на екип в Института по невродегенеративни заболявания, изследователско сътрудничество между CNRS и университета в Бордо. Той не е участвал в новото проучване.
Новото изследване „представя несравнимо архитектурно изображение на клетъчни типове в мозъка на макака, отбелязвайки важен крайъгълен камък за неврологията“, каза де Шотен пред Live Science в имейл. „Продължавайки напред, жизненоважно е да се задълбочим във връзките между тези клетки, вариациите между индивидите и последиците, които тези открития имат за разбирането на човешкия мозък.“
Свързани: Най-накрая знаем защо мозъкът използва толкова много енергия
Новият атлас на мозъка на примати беше публикуван на 12 октомври в списанието Научен напредък.
Предишни проучвания които имаха за цел да картографират мозъка на приматите, често използваха една линия на анализ, за да характеризират множеството му клетки. Например, някои използват само техника, наречена транскриптомика, която включва разглеждане на всички РНК в клетка; РНК молекулите помагат на клетките да изграждат протеини, наред с други задачи.
Това, което отличава новата работа, е подходът на екипа „multi-omics“, който каталогизира клетките по множество начини, включително транскриптомика и „епигеномика“, която разглежда химически тагове, които се намират върху ДНК на клетката. Тези етикети помагат да се контролира кои гени се включват или изключват.
Включвайки и двата метода върху клетки от 30 области на мозъка, групата генерира атлас от 4,2 милиона клетки на мозъка на макака. За контекст се смята, че мозъкът на макака има повече от 6 милиарда клетки общо. Екипът идентифицира 112 различни клетъчни типа и подтипа въз основа на тези молекулярни данни и картографира разпределението на клетките в набръчканата мозъчна кора и в мозъчните области под кората, както и в малкия мозък на дъното на мозъка.
„Доколкото ни е известно, тези данни представляват най-големия и най-изчерпателния мултимодален молекулярен атлас на всеки нечовекоподобен примат досега“, пишат авторите на изследването. Те отбелязаха, че атласът трябва да служи като ценен ресурс за изследване на еволюцията на човешкия мозък и за задълбочаване на нашето разбиране за състояния, свързани с мозъка, включително дегенеративни заболявания като Алцхаймер и разстройства на развитието като разстройство от аутистичния спектър и разстройство с дефицит на вниманието и хиперактивност.
Атласът на мозъка на макака беше публикуван заедно 20 допълнителни документи проведено като част от дългогодишно международно изследователско усилие, стимулирано от Националните институти по здравеопазване. Известен като Проект на мрежата за преброяване на клетките на BRAIN Initiative (BICCN), усилията са насочени към картографиране на мозъка на човека, нечовекоподобния примат и мозъка на мишка на клетъчно ниво на детайлност.
В допълнение към атласа на маймунския мозък учените, свързани с BICCN, публикуваха колективно подобен подробен атлас на човешкия мозъккоето е позволило на изследователите да идентифицират неизвестни досега подтипове мозъчни клетки.
„Виждаме, че много типове клетки са широко запазени при различните видове“, каза Кимбърли Силети, невролог, който преди е бил в Каролинска институт в Швеция и сега е в Университетския медицински център в Утрехт в Холандия. Силети ръководи ключов компонент от работата върху човешкия мозък.
„Сега, когато знаем, че човешкият мозък не е изграден по съвсем различен начин [than monkey brains]можем да използваме всички тези нови данни, за да зададем по-специфични въпроси за това как се специализират видовете човешки клетки, което прави това вълнуващо време за неврологията“, каза Силети в имейл на Live Science.