Исследование показывает, как типы клеток формируют сети человеческого мозга

Исследователи из Института здоровья мозга (BHI) и Центра передовых исследований визуализации человеческого мозга (CAHBIR) Ратгерского университета выяснили, как различные типы клеток мозга работают вместе, образуя крупномасштабные функциональные сети в человеческом мозге — взаимосвязанные системы, которые поддерживают все: от обработки сенсорной информации до принятия сложных решений, — что открывает путь к новому пониманию здоровья и заболеваний мозга.

Выявив эти клеточные основы, исследование, опубликованное в журнале Nature Neuroscience, предлагает более глубокое понимание клеточных основ познания и психического здоровья.

Функциональные свойства мозга возникают из различных типов клеток в его коре, самом внешнем слое, отвечающем за множество сложных умственных задач. Основная цель исследований в области нейронауки — понять, как наши генетические, молекулярные и клеточные процессы поддерживают организационные свойства мозга, измеряемые с помощью функциональной магнитно-резонансной томографии.

Традиционно ученые изучали свойства организации мозга, исследуя образцы тканей, взятые у умерших, или используя инвазивные методы на животных, такие как изучение структуры тканей (гистология), отслеживание нейронных путей, измерение электрической активности (электрофизиология) или наблюдение за изменениями после повреждения определенных областей (методы повреждения).

Достижения в области генетики и технологий теперь позволяют исследователям более точно изучать, как организованы клетки мозга в тканях человека. В этом исследовании исследователи Ратгерского университета использовали недавно разработанные посмертные атласы экспрессии генов, которые отображают, как гены дифференциально экспрессируются в разных областях мозга, чтобы изучить, как различные типы клеток могут пространственно совпадать с исследованиями мозговых сетей в общей популяции.

Исследователи обнаружили, что определенные распределения типов клеток соответствуют определенным сетям в коре головного мозга как на уровне отдельных типов клеток, так и на уровне многомерных клеточных профилей, или «отпечатков пальцев».

«Эти результаты подчеркивают связь между функциональной организацией человеческого мозга и его клеточной основой», — сказал соавтор Авраам Холмс. «Исследование имеет важное значение для понимания клеточной основы функций мозга в состоянии здоровья и болезни».

Это исследование закладывает основу для будущих исследований по изучению того, как различные типы клеток взаимодействуют в сетях мозга, а также для проверки других потенциальных моделей того, как клетки способствуют функционированию мозга.

Холмс отметил, что в будущих исследованиях необходимо изучить способы интеграции иерархической структуры этих разнообразных определений клеток в анализы и рассмотреть альтернативные модели функционирования мозга in vivo.