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L'atlas détaillé du cortex moteur primaire mammifère fournira un tremplin pour la future recherche

La recherche de cerveau de NIH en avançant le réseau initiatique® novateur de dénombrement de cellules de Neurotechnologies (CERVEAU) (BICCN) a dévoilé un atlas des types de cellules et d'un diagramme de câblage neuronal anatomique pour le cortex moteur primaire mammifère, dérivé des études détaillées des souris, des singes, et des êtres humains. Ceci publiquement - les ressources disponibles représentent le point culminant d'un effort de collaboration international par plus de 250 scientifiques à plus de 45 institutions en travers de 3 continents. L'atlas fournit une fondation pour plus d'étude approfondie de cellule saisit le reste du cerveau mammifère et peut aider des scientifiques à traduire la recherche faite dans des modèles animaux aux êtres humains. Les découvertes apparaissent en tant que 17 papiers associés publiés dans une édition spécifique de la nature de tourillon.

Grâce à cette collaboration d'inauguration, nous avons maintenant une compréhension complète des cellules du cerveau trouvées dans le cortex moteur du cerveau et de leurs propriétés fonctionnelles fondamentales. L'atlas fournira un tremplin pour la future recherche dans la structure et le fonctionnement du cerveau dans et en travers de la substance. »

Francis S. Collins, M.D., Ph.D., directeur de NIH

L'esprit humain est un organe incroyablement complexe, se composant d'environ cents milliards de neurones et rugueux d'un numéro équivalent des cellules et des trillions non-neuronaux des liens neuronaux. Bien que tous les êtres humains partagent la même structure cérébrale générale, un grand choix de ambiants et de facteurs génétiques forment comment nos cerveaux se développent et fonctionnent. En d'autres termes, le cerveau de chaque personne réfléchit leurs seules expériences de mouvement propre et de durée. Une pleine comptabilité de tous les types de cellules qui comportent le cerveau, leurs caractéristiques, et de la façon dont elles diffèrent de la personne à l'autre est essentielle pour comprendre ce qui nous rend humains.

D'une manière primordiale, comprenant les facteurs qui jouent un rôle dans le développement de la structure et le fonctionnement du cerveau est une opération essentielle à apprendre comment les maladies ; comme la schizophrénie, la dépendance, les troubles de grippage, et la maladie d'Alzheimer ; développez-vous.

« Il y a un besoin urgent de développer des traitements pour des troubles basés sur cerveau. La recherche conduite en tant qu'élément de BICCN fournira à des scientifiques les outils qui activent la désignation d'objectifs précise des types et des réseaux neuronaux de cellules par le traitement génomique pour les troubles qui affectent penser, mémoire, humeur, et mouvement, » a dit Walter Koroshetz, M.D., directeur de l'institut national des troubles neurologiques et de rappe.

Les avances scientifiques pendant les dernières 10 années ont permis à des chercheurs de déménager au delà d'analyser juste les caractéristiques matérielles des cellules du cerveau à vérifier les caractéristiques moléculaires étant à la base du fonctionnement de cellules. Les chercheurs peuvent maintenant examiner le transcriptome (l'ensemble complet de lectures de gène dans une cellule, qui contient des directives pour effectuer des protéines et d'autres produits cellulaires) et l'epigenome d'une cellule (l'ensemble de modifications chimiques à l'ADN de la cellule, qui modifie la voie l'information génétique des cellules est exprimé). Les innovations techniques ont maintenant écaillé pour tenir compte de l'analyse rapide et rentable des dizaines de millions de différentes cellules dans l'effort pour comprendre mieux les synthons du cerveau.

Ces avances scientifiques fournissent à des chercheurs l'opportunité de comprendre la structure et le fonctionnement du cerveau à un niveau de précision sans précédent. En 2017, le BICCN a rassemblé des équipes de recherche dans un effort coordonné pour développer une référence complète de cellule saisit l'esprit humain, le cerveau de singe, et le cerveau de souris. Les chercheurs de BICCN présentés pour cataloguer et tracer les différentes cellules du cerveau mammifère tout comme un dénombrement de population, dans lequel les recenseurs enregistrent les personnes démographiques et les caractéristiques géographiques. Les chercheurs se sont concentrés sur le cortex moteur primaire, une région du cerveau impliquée en réglant le mouvement complexe qui est connu pour être assimilé en travers de la substance mammifère.

Dans la série actuelle d'études, les chercheurs ont employé une batterie le transcriptome unicellulaire et les mesures d'epigenome obtenues à partir des millions de cellules dans le cortex moteur pour produire un cadre hétérospécifique et caractéristique caractéristique de cellule du cerveau tape. Les chercheurs ont caractérisé les approches de types qu'ils ont trouvés à l'aide d'une combinaison d'électrophysiologique, morphologiques, et de circuit de cellule du cerveau de traçage. Ils ont également employé des caractéristiques de transcriptome unicellulaire et l'analyse d'epigenome pour recenser les seules bornes de gène qui définissent les nombreux différents types de cellules a trouvé dans le cortex moteur primaire. Important pour noter, ce travail est plus qu'un abrégé des types de cellules, car il recense également les outils génétiques qui permettent des chercheurs avec précision surveillent et modulent l'activité neurale des types spécifiques de cellules.

Les chercheurs ont recensé les types assimilés de cellules en travers des souris, des singes, et des êtres humains mais également des différences importantes dans l'expression du gène qui peut être responsable des variations de la voie l'information neurale de processus de ces trois substances.

« Par une intégration des caractéristiques impressionnante des techniques tranchantes multiples, le BICCN a produit une référence complète qui catalogue et caractérise les nombreux types de cellules trouvées dans le cortex moteur primaire mammifère, décrivant leurs proportions, caractéristiques spatiales de distributions, anatomiques et physiologiques, et des profils génétiques moléculaires. Ce travail représente une étape essentielle qui améliorera spectaculaire le rythme des avances en comprenant le cerveau, » a dit Joshua Gordon, M.D., Ph.D., directeur de l'institut national de la santé mentale.

Ces premiers résultats règlent la fondation pour les futurs efforts de recherche qui plongent plus profond dans la structure et le fonctionnement des cellules dans le cerveau mammifère. Ces études peuvent comprendre des efforts pour comprendre comment le cerveau mûrit et se développe, ainsi que la recherche examinant les rôles que la cellule distincte tape le jeu dans la création de la pensée et du comportement complexes.

« Ce travail important ne pourrait pas s'être produit sans nombreux esprits, institutions, et les organismes qui sont venus ensemble pour résoudre un problème très complexe, » a dit Andrea Beckel-Mitchener, Ph.D., directeur adjoint de l'initiative de CERVEAU de NIH. « Ces études sont un exemple de la façon dont la collaboration peut stimuler la science et régler les rouleaux en mouvement pour les futurs efforts qui révolutionneront notre capacité d'étudier la fonction cérébrale et les troubles cérébraux. »

Source:
Journal reference:

BRAIN Initiative Cell Census Network (BICCN) (2021) A multimodal cell census and atlas of the mammalian primary motor cortex. Nature. doi.org/10.1038/s41586-021-03950-0.