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O atlas detalhado do córtice de motor preliminar mamífero fornecerá um trampolim para a pesquisa futura

A pesquisa do cérebro de NIH com do avanço da rede inovativa® do recenseamento da pilha da iniciativa de Neurotechnologies (CÉREBRO) (BICCN) revelou um atlas de tipos da pilha e de um diagrama de fiação neuronal anatômico para o córtice de motor preliminar mamífero, derivado dos estudos detalhados dos ratos, dos macacos, e dos seres humanos. Isto publicamente - o recurso disponível representa o ponto culminante de um esforço colaborador internacional por mais de 250 cientistas nas mais de 45 instituições através de 3 continentes. O atlas fornece uma fundação para um estudo mais detalhado da pilha dactilografa dentro o resto do cérebro mamífero e pode ajudar cientistas a traduzir a pesquisa feita nos modelos animais aos seres humanos. Os resultados aparecem como 17 papéis associados publicados em uma introdução dedicada da natureza do jornal.

Agradecimentos a esta colaboração inovador, nós temos agora uma compreensão detalhada dos neurónios encontrados no córtice de motor do cérebro e de suas propriedades funcionais básicas. O atlas fornecerá um trampolim para a pesquisa futura na estrutura e na função do cérebro dentro e através da espécie.”

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

O cérebro humano é um órgão incredibly complexo, consistindo em aproximadamente cem bilhão neurônios e aproximadamente em um número equivalente de pilhas e de trilhões não-neuronal de conexões neuronal. Embora todos os seres humanos compartilhem da mesma estrutura geral do cérebro, uma variedade de factores ambientais e genéticos dão forma a como nossos cérebros se tornam e se funcionam. Ou seja o cérebro de cada pessoa reflecte suas experiências originais do fundo e da vida. Uma contabilidade completa de todos os tipos da pilha que compreendem o cérebro, suas características, e de como diferem de individual ao indivíduo é crucial para compreender o que nos faz humanos.

Importante, compreendendo os factores que jogam um papel na revelação da estrutura e na função do cérebro é uma etapa essencial a aprender como doenças; como a esquizofrenia, o apego, as desordens de apreensão, e a doença de Alzheimer; torne.

“Há uma necessidade urgente de desenvolver terapias para desordens cérebro-baseadas. A pesquisa conduzida como parte de BICCN fornecerá cientistas as ferramentas que permitem a escolha de objectivos precisa de tipos da pilha e de redes neurais pela terapia genomic para as desordens que afectam o pensamento, memória, humor, e movimento,” disse Walter Koroshetz, M.D., director do instituto nacional de desordens neurológicas e do curso.

Os avanços científicos nos 10 anos passados permitiram que os pesquisadores movam-se além de analisar apenas as características físicas dos neurónios para a investigação das características moleculars que são a base da função da pilha. Os pesquisadores podem agora examinar o transcriptome (o grupo completo de readouts do gene em uma pilha, que contenha instruções para fazer proteínas e outros produtos celulares) e o epigenome de uma pilha (o grupo de alterações químicas ao ADN da pilha, que altera a maneira a informação genética da pilha é expressado). As inovações técnicas têm escalado agora para permitir a análise rápida, eficaz na redução de custos dos dez de milhões de pilhas individuais no esforço para compreender melhor os blocos de apartamentos do cérebro.

Estes avanços científicos fornecem pesquisadores a oportunidade de compreender a estrutura e a função do cérebro a nível inaudito de detalhe. Em 2017, o BICCN reuniu equipes dos pesquisadores em um esforço coordenado para desenvolver uma referência detalhada da pilha dactilografa dentro o cérebro humano, o cérebro do macaco, e o cérebro do rato. Os pesquisadores de BICCN expor para catalogar e traçar as pilhas diferentes do cérebro mamífero bem como um recenseamento de população, em que os recenseadores gravam os indivíduos demográficos e características geográficas. Os pesquisadores focalizados no córtice de motor preliminar, uma área do cérebro envolvido em controlar o movimento complexo que é sabido para ser similar através da espécie mamífera.

Na série actual de estudos, os pesquisadores usaram uma bateria de transcriptome da único-pilha e as medidas do epigenome obtidas de milhões de pilhas no córtice de motor para criar uma cruz-espécie, estrutura dados-conduzida do neurónio dactilografam. Os pesquisadores caracterizaram as aproximações dos tipos que encontraram usando uma combinação de electrofisiológico, as morfológicas, e do circuito do neurónio do traçado. Igualmente usaram dados do transcriptome da único-pilha e a análise do epigenome para identificar os marcadores originais do gene que definem muitos tipos diferentes da pilha encontrou no córtice de motor preliminar. Importante notar, este trabalho é mais do que um compêndio de tipos da pilha, como igualmente identifica as ferramentas genéticas que permitem pesquisadores precisamente monitora e modula a actividade neural de tipos específicos da pilha.

Os pesquisadores identificaram tipos similares da pilha através dos ratos, dos macacos, e dos seres humanos mas igualmente das diferenças importantes na expressão genética que pode ser responsável para variações na maneira informação neural do processo destas três espécies.

“Com uma integração de dados impressionante das técnicas pioneiros múltiplas, o BICCN criou uma referência detalhada que catalogasse e caracterizasse muitos tipos de pilhas encontradas no córtice de motor preliminar mamífero, descrevendo suas proporções, características espaciais das distribuições, as anatômicas e as fisiológicos, e perfis genéticos moleculars. Este trabalho representa uma etapa crucial que aumente dramàtica o ritmo de avanços em compreender o cérebro,” disse Joshua Gordon, M.D., Ph.D., director do instituto nacional da saúde mental.

Estes resultados iniciais ajustam a fundação para os esforços de pesquisa futuros que mergulham mais profundo na estrutura e na função das pilhas no cérebro mamífero. Estes estudos podem incluir esforços para compreender como o cérebro se amadurece e se torna, assim como pesquisa que examina os papéis que a pilha distinta dactilografa o jogo na criação do pensamento e do comportamento complexos.

“Este trabalho importante não poderia ter acontecido sem muitas mentes, as instituições, e as organizações que vieram junto resolver um problema muito complexo,” disse Andrea Beckel-Mitchener, Ph.D., director-adjunto da iniciativa do CÉREBRO de NIH. “Estes estudos são um exemplo de como a colaboração pode promover a ciência e ajustar as rodas no movimento para os esforços futuros que revolucionarão nossa capacidade para estudar a função do cérebro e as desordens do cérebro.”

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.