Naukowcy z Rutgers poczynili znaczące postępy w zrozumieniu komórkowych podstaw sieci mózgowych, identyfikując, w jaki sposób różne komórki mózgowe oddziałują na siebie, wspierając złożone funkcje.
Korzystając z zaawansowanych technologii genetycznych i atlasów ekspresji genów pośmiertnych, odkryli, w jaki sposób określone typy komórek korelują z sieciami funkcjonalnymi w ludzkim mózgu. Odkrycia te mogą zrewolucjonizować nasze podejście do leczenia zdrowia psychicznego i chorób neurologicznych, zapewniając jaśniejszy obraz komórkowych podstaw funkcjonowania mózgu.
Nowe spojrzenie na sieci mózgowe
Naukowcy z Instytutu Zdrowia Mózgu Rutgersa (BHI) i Centrum Zaawansowanych Badań Obrazowania Mózgu Człowieka (CAHBIR) odkryli, w jaki sposób różne typy komórek mózgowych współpracują, tworząc funkcjonalne sieci na dużą skalę. Te wzajemnie połączone systemy wspierają podstawowe funkcje mózgu, od przetwarzania sensorycznego po podejmowanie złożonych decyzji, a ich odkrycia otwierają nowe ścieżki zrozumienia zdrowia i chorób mózgu.
Opublikowano dzisiaj (21 listopada) w Neuronauka przyrodniczaw badaniu zidentyfikowano komórkowe podstawy funkcji poznawczych i zdrowia psychicznego. Mapując te skomplikowane połączenia, badacze pogłębili naszą wiedzę na temat wpływu komórek mózgowych na procesy i zaburzenia psychiczne.
Postępy w badaniach nad komórkami mózgowymi
Zdolność mózgu do funkcjonowania wynika z różnorodnych typów komórek w korze mózgowej, najbardziej zewnętrznej warstwie odpowiedzialnej za złożone zadania umysłowe. Neurobiologia koncentruje się głównie na odkrywaniu, w jaki sposób mechanizmy genetyczne, molekularne i komórkowe wpływają na właściwości organizacyjne mózgu, co często bada się za pomocą zaawansowanych technik, takich jak funkcjonalne obrazowanie rezonansu magnetycznego (fMRI).
Historycznie rzecz biorąc, naukowcy badali właściwości organizacji mózgu, badając próbki tkanek pobrane pośmiertnie lub stosując techniki inwazyjne u zwierząt, takie jak badanie struktury tkanki (histologia), śledzenie ścieżek nerwowych, pomiar aktywności elektrycznej (elektrofizjologia) lub obserwacja zmian po uszkodzeniu określonych obszarów (metody uszkodzenia).
Atlasy ekspresji genów i mapowanie mózgu
Postępy w genetyce i technologii umożliwiają obecnie badaczom dokładniejsze badanie sposobu zorganizowania komórek mózgowych w tkance ludzkiej. W tym badaniu badacze Rutgers wykorzystali niedawno opracowane pośmiertne atlasy ekspresji genów, które odwzorowują zróżnicowaną ekspresję genów w różnych obszarach mózgu, aby zbadać, w jaki sposób różne typy komórek mogą przestrzennie dopasowywać się do badań sieci mózgowych w populacji ogólnej.
Naukowcy odkryli, że pewne rozkłady typów komórek odpowiadają określonym sieciom w korze mózgu, zarówno na poziomie poszczególnych typów komórek, jak i wielowymiarowych profili komórkowych, czyli odcisków palców.
Implikacje dla zdrowia i chorób mózgu
„Odkrycia te podkreślają związek między funkcjonalną organizacją ludzkiego mózgu a jego podstawami komórkowymi” – powiedział starszy autor Avram Holmes, profesor nadzwyczajny psychiatrii w szkole medycznej Roberta Wooda Johnsona i główny pracownik naukowy Rutgers Brain Health Institute i Centrum dla Zaawansowanych Badań Obrazowania Mózgu Człowieka.
„Badanie ma istotne implikacje dla zrozumienia komórkowych podstaw funkcji mózgu w przypadku zdrowia i choroby” – stwierdził Holmes.
Przyszłe kierunki neuronauki
Badania te przygotowują grunt pod przyszłe badania mające na celu zbadanie, w jaki sposób różne typy komórek współpracują ze sobą w sieciach mózgowych oraz przetestowanie innych potencjalnych modeli wpływu komórek na funkcjonowanie mózgu.
Przyszłe badania powinny zbadać sposoby integracji hierarchicznej struktury tych różnorodnych definicji komórek w analizach i rozważyć alternatywne modele funkcjonowania mózgu in vivo, powiedział Holmes.
Odniesienie: „Podstawy typu komórkowego ludzkiego funkcjonalnego konektomu korowego” 21 listopada 2024 r., Neuronauka przyrodnicza.
DOI: 10.1038/s41593-024-01812-2
Finansowanie: Narodowy Instytut Zdrowia Psychicznego, Northwell Health/ Feinstein Institutes for Medical Research Advancing Women in Science, Medicine Career Development Award, Feinstein Institutes for Medical Research Barbara Zucker Emerging Scientist Award, NIH/Narodowe Instytuty Zdrowia
