Brain Atlas: Η φιλόδοξη έρευνα μπορεί να οδηγήσει σε νέα κατανόηση σχετικά με την άνοια

Εκτιμώμενος χρόνος ανάγνωσης: 3-4 λεπτά

ΟΥΑΣΙΓΚΤΟΝ — Εξετάζοντας τον ανθρώπινο εγκέφαλο σε κυτταρικό επίπεδο με περισσότερες λεπτομέρειες από ποτέ, οι επιστήμονες έχουν εντοπίσει μια τεράστια σειρά κυτταρικών τύπων —περισσότεροι από 3.300— που κατοικούν τα πιο περίπλοκα όργανά μας, δημιουργώντας έναν άτλαντα που μπορεί να βοηθήσει στον προσδιορισμό της κυτταρικής βάσης των νευρολογικών ασθένειες. και διευκόλυνση νέων θεραπειών.

Η φιλοδοξία που αποκαλύφθηκε την Πέμπτη εξέτασε επίσης ομοιότητες και διαφορές μεταξύ του εγκεφάλου των ανθρώπων και άλλων πρωτευόντων – χιμπατζήδων, γορίλων, πιθήκων ρέζους και πιθήκων – επισημαίνοντας μερικούς από τους παράγοντες που μας χωρίζουν από τους εξελικτικούς συγγενείς μας και μας κάνουν αληθινούς ανθρώπους.

Αυτή η εργασία παρουσιάστηκε σε 21 μελέτες που δημοσιεύθηκαν στο Science και σε δύο άλλα περιοδικά και υποστηρίχθηκε από την κοινοπραξία Cell Count Network της αμερικανικής κυβέρνησης BRAIN Initiative.

Ο ανθρώπινος εγκέφαλος είναι πολύπλοκος τόσο στη χρησιμότητά του— αίσθηση, κίνηση, ανάγνωση, γραφή, ομιλία, σκέψη και άλλα— όσο και ως προς την κυτταρική του ποικιλομορφία.

Τα νευρικά κύτταρα – ή νευρικά κύτταρα – είναι οι βασικές μονάδες του εγκεφάλου, που λαμβάνουν αισθητηριακή είσοδο, αναμεταδίδουν εντολές στους μύες και μεταδίδουν ηλεκτρικά σήματα στην πορεία. Ο εγκέφαλος αποτελείται από περίπου 100 δισεκατομμύρια νευρώνες, επιπλέον από έναν μεγαλύτερο αριθμό μη νευρωνικών κυττάρων. Όλα αυτά οργανώνονται σε εκατοντάδες διακριτές δομές του εγκεφάλου που διέπουν μια σειρά από λειτουργίες.

Η έρευνα εντόπισε 3.313 κυτταρικούς τύπους, σχεδόν 10 φορές περισσότερους από ό,τι ήταν γνωστό προηγουμένως, καθώς και το πλήρες σύνολο των γονιδίων που χρησιμοποιήθηκαν από κάθε τύπο κυττάρου ενώ χαρτογραφούσε την περιφερειακή κατανομή τους στον εγκέφαλο.

«Ο άτλαντας των εγκεφαλικών κυττάρων στο σύνολό του παρέχει το κυτταρικό υπόστρωμα για οτιδήποτε μπορούμε να κάνουμε ως άνθρωποι», δήλωσε ο νευροεπιστήμονας Εντ Λιν του Ινστιτούτου Άλεν για την Επιστήμη του Εγκεφάλου που εδρεύει στο Σιάτλ, ένας από τους ερευνητές.

Διαφορετικοί τύποι κυττάρων έχουν ξεχωριστά χαρακτηριστικά και είναι πιθανό να επηρεαστούν διαφορετικά στη νόσο, είπε ο Lin.

Μια έκπληξη ήταν ότι η κυτταρική ποικιλομορφία συγκεντρώθηκε στα εξελικτικά παλαιότερα μέρη του εγκεφάλου – τον μεσεγκέφαλο και τον οπίσθιο εγκέφαλο – αντί στον νεοφλοιό, ο οποίος είναι υπεύθυνος για υψηλότερες γνωστικές λειτουργίες, όπως η μάθηση, η λήψη αποφάσεων, η αισθητηριακή αντίληψη, η μνήμη και η γλώσσα.

Οι ασθένειες που σχετίζονται με τον εγκέφαλο, όπως η νόσος του Αλτσχάιμερ, η νόσος του Πάρκινσον και η αμυοτροφική πλευρική σκλήρυνση, είναι από τις πιο ανίατες ασθένειες.

«Οι περισσότερες εγκεφαλικές ασθένειες εξακολουθούν να μην έχουν καμία θεραπεία ή ακόμη και θεραπείες, και αυτός ο άτλαντας θα πρέπει να χρησιμεύσει ως βάση για την επιτάχυνση της προόδου στην κατανόηση της λεπτομερούς κυτταρικής βάσης της νόσου και τη στόχευση των μελλοντικών γενεών θεραπειών», είπε ο Lin.

Οι ερευνητές έχουν χαρτογραφήσει τους γενετικούς διακόπτες και τους τύπους εγκεφαλικών κυττάρων που σχετίζονται με τη νόσο του Αλτσχάιμερ – τον πιο κοινό τύπο άνοιας – και διάφορες νευρολογικές και ψυχιατρικές διαταραχές, όπως η σχιζοφρένεια, η διπολική διαταραχή και η μείζονα κατάθλιψη.

Επιβεβαίωσαν τη σύνδεση μεταξύ της μικρογλοίας -ένα είδος κυττάρου του ανοσοποιητικού στον εγκέφαλο- και της νόσου του Αλτσχάιμερ και αποκάλυψαν μια σύνδεση μεταξύ ορισμένων τύπων νευρικών κυττάρων στον εγκέφαλο και τη σχιζοφρένεια, μια σοβαρή ψυχική ασθένεια που χαρακτηρίζεται από αποσύνδεση από την πραγματικότητα.

Επιπλέον, οι ερευνητές αναζήτησαν χαρακτηριστικά ειδικά για τον άνθρωπο συγκρίνοντας τον κροταφικό φλοιό – μια περιοχή του νεοφλοιού που σχετίζεται με την κατανόηση της γλώσσας, μεταξύ άλλων ανώτερων γνωστικών λειτουργιών – στους ανθρώπους και τους πιο κοντινούς εξελικτικούς συγγενείς μας, όπως οι χιμπατζήδες και οι γορίλες.

Ενώ η κυτταρική οργάνωση ήταν παρόμοια, ορισμένα γονίδια βρέθηκαν να λειτουργούν διαφορετικά στους ανθρώπους από ό,τι στα άλλα δύο είδη, συμπεριλαμβανομένων πολλών γονιδίων που εμπλέκονται στη νευρική επικοινωνία.

«Αυτό σημαίνει ότι υπάρχουν επιταχυνόμενες εξειδικεύσεις των νευρώνων του φλοιού στους ανθρώπους που μπορεί να συμβάλλουν σε διαφορές στη λειτουργία του φλοιικού κυκλώματος και στις διακριτές γνωστικές μας ικανότητες», δήλωσε ο Trygve Bakken, νευροεπιστήμονας στο Ινστιτούτο Allen.

Ο Lin πρόσθεσε ότι αυτές οι μοριακές τροποποιήσεις που συνέβησαν σε συγκεκριμένους τύπους κυττάρων στον άνθρωπο σε σύγκριση με τους χιμπατζήδες και τους γορίλες πιθανότατα επηρεάζουν τον τρόπο με τον οποίο “συνδέονται μαζί – ή την ευελιξία αυτών των συνδέσεων – και μπορεί να είναι ένα σημαντικό μέρος αυτού που κάνει τον ανθρώπινο εγκέφαλο ξεχωριστό”.

Οι επιστήμονες αναμένουν πολύ δρόμο στην έρευνα του εγκεφάλου.

«Μόλις αρχίζουμε να προσδιορίζουμε την πολυπλοκότητα του ανθρώπινου εγκεφάλου», είπε ένας από τους άλλους ερευνητές, ο Πινγκ Ρεν, διευθυντής του Κέντρου Επιγενετικής του Πανεπιστημίου της Καλιφόρνια στο Σαν Ντιέγκο. «Χρειάζεται περισσότερη δουλειά για να κατανοήσουμε πλήρως την ποικιλομορφία, την ποικιλομορφία και τη λειτουργία της δομής και της λειτουργίας του εγκεφάλου».

×

Τελευταίες επιστημονικές ιστορίες