Хвърляне на нова светлина върху организацията на човешкия мозък

Резюме: Нова карта на човешкия мозък разкрива промени в клетките, рецепторите и генната активност по същите граници.

Източник: Проект за човешки мозък

Специфичните клетъчни, молекулярни и генни експресионни модели в мозъчните области са свързани с функцията, но техните точни връзки остават до голяма степен неизвестни.

Нови открития на учени от проекта Human Brain Project (HBP) хвърлят светлина върху тези взаимоотношения и позволяват по-пълно разбиране на организацията на човешкия мозък.

Изследователите на HBP проведоха проучване, насочено към три нива на кортикална организация: цитоархитектура, невротрансмитерна рецепторна архитектура и генна експресия на невротрансмитерния рецептор.

Изследването изяснява принципите на организацията на човешкия мозък в зрителните, слуховите, соматосензорните и двигателните функционални системи, надхвърляйки опростения изглед на „мозайката“ от области, образуващи неокортекса.

Резултатите бяха публикувани в списанието Неврообраз.

За да разкрие различните свойства на функционалните системи и как мозъчните зони в рамките на една функционална система се различават по отношение на йерархията на обработката – от първична до по-висока асоциативна, екипът анализира цитоархитектоничните и рецепторноархитектоничните данни на мозъчния атлас на Julich – триизмерен мултимодален атлас на човешкия мозък – и сравни данните с транскриптомични данни от Атласа на човешкия мозък на Алън.

„Преодоляването на пропуските между различните нива на организация на мозъка е едно от най-големите предизвикателства в неврологията днес. В мозъчния атлас на Юлич можем да го правим систематично. Той интегрира данните и е безценен инструмент “, казва Даниел Заклод, първият автор на изследването.

Изследователите изследват връзката на плътността на невротрансмитерните рецептори със съответните им гени в 15 цитоархитектонични области на зрителната, слуховата, соматосензорната и двигателната системи. Те анализираха диференциалната генна експресия в мозъчните области на всяка от тези функционални системи.

„Открихме, че рецепторната архитектура и моделите на генна експресия във функционалната система се променят по систематичен начин, в съответствие с нарастващата сложност на обработката на информация“, обяснява научният директор на HBP Катрин Амунтс, който е последният автор на изследването.

Анализираните зони: зрителна система (лилава линия), слухова (оранжева) и двигателна зона (тъмно сива) и соматосензорна зона (зелена линия). Кредит: Проект за човешки мозък

Проучването демонстрира метод за разкриване на взаимоотношенията структура-функция чрез използване на многостепенния атлас на Джулич-мозъчен атлас за преодоляване на различните мащаби на мозъчната организация.

Предишни проучвания вече показаха значението на експресията на рецепторния ген за функционалната диференциация на мозъка при гризачи, но данните за човешкия мозък са много по-редки и по-фрагментирани.

Авторите на настоящото изследване твърдят, че е задължително подобни изследвания да се разширят и върху човешкия мозък, за да се разбере по-добре здравия мозък, както и патогенезата на мозъчните нарушения с промени в невротрансмитерните системи.

За тази новина за изследване на мозъчното картографиране

автор: Хелън Мендес
Източник: Проект за човешки мозък
контакт: Хелън Мендес – Проект за човешки мозък
Образ: Изображението е публично достояние

Оригинално изследване: Свободен достъп.
Комбинираният анализ на цитоархитектонични, молекулярни и транскриптомни модели разкрива разлики в организацията на мозъка в човешките функционални мозъчни системи”От Daniel Zachlod et al. NeuroImage

Вижте също

Това показва очертанията на различни хора

абстрактно

Комбинираният анализ на цитоархитектонични, молекулярни и транскриптомни модели разкрива разлики в организацията на мозъка в човешките функционални мозъчни системи

Мозъчните зони показват специфични клетъчни, молекулярни и генни експресионни модели, които са свързани с функцията, но техните точни връзки са до голяма степен неизвестни.

За да се разкрият тези структурно-функционални взаимоотношения, беше проведен комбиниран анализ на 53 невротрансмитерни рецепторни гена, рецепторни плътности на шест предавателни системи и цитоархитектонични данни на слуховата, соматосензорната, зрителната, двигателната системи.

Освен ковариация на ареалната генна експресия с рецепторна плътност, изследването разкрива специфични модели на генна експресия във функционалните системи, които са най-забележими за GABA инхибитораА и възбуждащи глутаматергични NMDA рецептори.

Освен това връзките между генната експресия и рецепторите се променят систематично в зависимост от информационния поток от първични към по-високи асоциативни области.

Констатациите хвърлят нова светлина върху връзката между анатомичните, функционалните и молекулярните и транскриптомни принципи на кортикалната сегрегация към по-изчерпателно разбиране на организацията на човешкия мозък.