Тема:

Мозг человека и животных 2 суток назад

Создан самый подробный перечень типов клеток в коре головного мозга

Разные типы нейронов отличаются друг от друга тем, какие гены в них экспрессируются.
Иллюстрация Allen Institute for Brain Science.

Нейробиологи опубликовали результаты 15 лет работы по самой масштабной на сегодняшний день переписи нейронов в коре мозга млекопитающего. Итоги исследования подведены в научной статье, опубликованной в журнале Nature группой во главе с Хункуй Цзэн (Hongkui Zeng) из Алленовского института наук о мозге в США.

Мозг млекопитающего – необычайно сложная система. И дело не только в количестве нейронов, которых только у мыши порядка ста миллионов, а у человека ещё в тысячу раз больше. Нервные клетки делятся на множество типов по строению и, вероятно, функциям. Каждая достаточно масштабная "перепись" открывает новые виды нейронов.

Клетки можно классифицировать по разным параметрам. Один из самых прогрессивных на сегодняшний день подходов заключается в том, чтобы учитывать, какие гены в каком нейроне работают (или, как говорят специалисты, экспрессируются).

Напомним, что все клетки организма имеют одну и ту же ДНК. Строение и функции клетки зависят от того, какие гены в ней включаются, а какие "молчат". В зависимости от этого клетка вырабатывает разные белки, а эти белки выполняют разные функции.

Картина экспрессии генов (то есть генов "включённых" и "выключенных") определяет, станет ли клетка частью нервной ткани, мышечной и так далее. Она же создаёт и более тонкие различия, например, между типами нейронов, что в данной работе и интересовало исследователей.

Разумеется, проанализировать все клетки мозга мыши или даже его коры учёным было бы не под силу. Они предпочли детально исследовать два участка мозга, имеющих важные функции.

Во-первых, это первичная зрительная кора — регион мозга, в который первым делом попадает сигнал зрительных нервов. Здесь необработанная информация разделяется на данные о форме, цвете и движении. Форма объектов распознается здесь же, а остальные сведения передаются более глубоким слоям мозга.

Вторым участком исследования стала передняя боковая моторная кора. Она участвует в управлении движением.

Всего биологи проанализировали экспрессию генов почти в 24 тысячах нейронов (путём секвенирования РНК одиночных клеток).

Основываясь на картине экспрессии, они разделили "кирпичики мозга" на 133 типа. Некоторые из этих видов нейронов уже были известны по предыдущим исследованиям. Но было открыто также множество новых и редких типов нервных клеток.

"Это, безусловно, самый полный, самый глубокий анализ любых областей коры у любого вида", – заявляет Цзэн.

Команда определяла, экспрессируется ли в клетке тот или иной ген. Полный перечень проверенных генов для каждой клетки насчитывал десятки тысяч пунктов.

"Только благодаря новейшим достижениям в области технологий мы можем измерить активность стольких генов в одной клетке", – говорит первый автор статьи Босилька Тасич (Bosiljka Tasic), также из Алленовского института.

Полученные данные уже привели другую команду исследователей к интересным выводам о работе клеток в моторной коре. Так, биологи обнаружили, что в "планировании" движений участвует один тип клеток, а команду мышцам отдаёт другой. При этом биологи дополнительную информацию о форме нейрона. Эти результаты опубликованы в отдельной научной статье, также вышедшей в журнале Nature.

"Мы работаем над изучением не только экспрессии генов, но и многих других свойств клетки, в том числе её функций, которые являются наиболее неуловимыми, самыми трудными для определения", – говорит Тасич. 

В настоящее время исследователи работают над тем, чтобы расширить свои представления о нейронах, изучив и другие области коры. Впрочем, они ожидают, что там встретятся в основном те же типы клеток.

"Имея все эти данные, мы можем начать изучать новые принципы организации мозга и, в конечном итоге, понять то, как он работает", – резюмирует Цзэн.

Напомним, что ранее "Вести.Наука" (nauka.vesti.ru) писали о самой подробной карте областей человеческого мозга, карте межнейронных связей млекопитающего и подсчёте числа нейронов в мозге кошек и собак.

Сегодня