To razumijevanje strukture mozga, postignuto finansiranjem putem Inicijative za istraživanje mozga Nacionalnog instituta za zdravlje kroz unapređenje inovativne neurotehnologije (BRAIN), omogućuje dublje poznavanje ćelijske osnove funkcije mozga i disfunkcije, utirući put novoj generaciji preciznih terapeutika za osobe s mentalnim poremećajima i drugim poremećajima mozga. Nalazi se pojavljuju u sažetku od 24 rada u nauci, naučnom napretku i naučnoj translacijskoj medicini.

“Mapiranje ćelijskog pejzaža mozga ključan je korak prema razumijevanju kako taj vitalni organ djeluje u zdravlju i bolesti”, rekao je doktor Džošua Gordon, direktor Nacionalnog instituta za mentalno zdravlje. “Ti novi detaljni ćelijski atlasi ljudskog mozga i mozga primata nude temelj za dizajniranje novih terapija koje mogu ciljati specifične moždane ćelije i vijuge uključene u poremećaje mozga.”

Dvadesetčetiri rada u najnovijoj zbirci BRAIN Iniciative Sel Census Netvork (BICCN) detaljno opisuju veoma složenu raznolikost ćelija u ljudskom mozgu i mozgu drugih primata. Studije identifikuju sličnosti i razlike u načinu na koji su ćelije organizovane i kako su geni regulisani u mozgu ljudi i primata.

Tri rada u zbirci predstavljaju prvi atlas ćelija u odraslom ljudskom mozgu, mapirajući transkripcijski i epigenomski pejzaž mozga. Transkriptom je kompletiranan skup očitanja gena u ćeliji, koji sadrži uputstva za izradu proteina i drugih ćelijskih proizvoda. Epigenom se odnosi na hemijske modifikacije DNK ćelije i hromozome koji mijenjaju način na koji se izražavaju genetske informacije ćelije.

U drugom radu, poređenje ćelijskih i molekularnih svojstava ljudskog mozga i nekoliko mozgova raznih primata (šimpanza, gorila, makakija i svizaca) otkrila je jasne sličnosti u vrstama, proporcijama i prostornoj organizaciji ćelija u moždanoj kori ljudi i ostalih primata. Ispitivanje genetske ekspresije kortikalnih ćelija među vrstama sugeriše da su relativno male promjene u ekspresiji gena u ljudskoj lozi dovele do promjena u neuronskom ožičenju i sinaptičkoj funkciji koje su vjerovatno omogućile veću plastičnost mozga kod ljudi, podržavajući sposobnost ljudskog mozga da se prilagodi, nauči i promijeni.

Studija koja je istraživala kako se ćelije razlikuju u različitim regijama mozga u marmoset majmunima pronašla je vezu između svojstava ćelija u odraslom mozgu i svojstava tih ćelija tokom razvoja. Veza sugeriše da je razvojno programiranje ugrađeno u ćelije kada se formiraju i održavaju u odraslom dobu i da neka vidljiva ćelijska svojstva kod odrasle osobe mogu imati svoje porijeklo vrlo rano u životu. To otkriće moglo bi dovesti do novih uvida u razvoj i funkcionisanje mozga tokom cijelog životnog vijeka.

Istraživanje anatomije i fiziologije neurona u najudaljenijem sloju neokorteksa – dijela mozga uključenog u funkcije višeg reda, kao što su spoznaja, motoričke naredbe i jezik – otkrilo je razlike u ljudskom i mišjem mozgu koje sugerišu da bi ta regija mogla biti evoluciono žarište, s promjenama u ljudima koje odražavaju veću sposobnost za regulisanje složenijih moždanih procesa.

Temeljni je cilj BICCN-a revolucionarni napor za razumijevanje ćelijske mape mozga, kako bi se popisao je sveobuhvatan inventar ćelija u mozgu – gdje se nalaze, kako se razvijaju, kako rade zajedno i kako regulišu svoju aktivnost – da bismo bolje razumjeli kako se poremećaji mozga razvijaju, napreduju i najbolje liječe.

“Taj paket studija predstavlja značajno postignuće u osvjetljavanju složenosti ljudskog mozga na ćelijskom nivou”, rekao je doktor Džon Ngai, direktor inicijative NIH BRAIN. “Naučna saradnja ostvarena putem BICCN-a eksponencijalno pokreće proces naprijed. Napredak i mogućnosti jednostavno oduzimaju dah”.

Popis tipova moždanih ćelija u ljudskom mozgu i mozgu primata predstavljen u toj zbirci radova služi kao ključni korak prema razvoju moždanih tretmana budućnosti. Nalazi će, takođe, revolucionisati istraživanje neuronauke, osvjetljavajući temeljna načela koja upravljaju osnovom ponašanja i nove pristupe u liječenju poremećaja ljudskog mozga, prenosi RTCG.