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El atlas detallado de la corteza de motor primaria mamífera ofrecerá un trampolín para la investigación futura

La investigación del cerebro de NIH con el avance de la red preliminar® innovadora del censo de la célula de Neurotechnologies (CEREBRO) (BICCN) ha revelado un atlas de tipos de la célula y de un esquema eléctrico neuronal anatómico para la corteza de motor primaria mamífera, derivado de estudios detallados de ratones, de grapas, y de seres humanos. Esto público - el recurso disponible representa la culminación de un esfuerzo colaborativo internacional de más de 250 científicos en más de 45 instituciones a través de 3 continentes. El atlas ofrece un asiento para un estudio más profundizado de la célula pulsa hacia adentro el descanso del cerebro mamífero y puede ayudar a científicos a traducir la investigación hecha en los modelos animales a los seres humanos. Las conclusión aparecen como 17 papeles asociados publicados en una aplicación dedicada la naturaleza del gorrón.

Los gracias a esta colaboración innovadora, ahora tenemos una comprensión completa de las neuronas encontradas en la corteza de motor del cerebro y de sus propiedades funcionales básicas. El atlas ofrecerá un trampolín para la investigación futura en la estructura y la función del cerebro dentro y a través de la especie.”

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

El cerebro humano es un órgano increíblemente complejo, consistiendo en cerca de cientos mil millones neuronas y áspero un número equivalente de células y de trillones no-neuronales de conexiones neuronales. Aunque todos los seres humanos compartan la misma estructura general del cerebro, una variedad de factores ambientales y genéticos dan forma cómo nuestros cerebros se convierten y funcionan. Es decir el cerebro de cada persona refleja sus experiencias únicas del fondo y de la vida. Las estadísticas completas de todos los tipos de la célula que comprenden el cerebro, sus características, y de cómo difieren de individual al individuo son cruciales para entender qué nos hace humanos.

Importantemente, entendiendo los factores que juegan un papel en el revelado de la estructura y la función del cerebro es un paso esencial a aprender cómo las enfermedades; por ejemplo esquizofrenia, el apego, desordenes de captura, y la enfermedad de Alzheimer; conviértase.

“Hay una necesidad urgente de desarrollar las terapias para los desordenes cerebro-basados. La investigación conducto como parte de BICCN proveerá de científicos las herramientas que habilitan el alcance exacto de los tipos y de las redes neuronales de la célula por la terapia genomic para los desordenes que afectan a pensamiento, memoria, humor, y movimiento,” dijo a Gualterio Koroshetz, M.D., director del instituto nacional de desordenes neurológicos y del recorrido.

Los avances científicos en los últimos 10 años han permitido que los investigadores se muevan más allá de analizar apenas las características físicas de neuronas a investigar las características moleculares que eran la base de la función de la célula. Los investigadores pueden ahora examinar el transcriptome (el equipo completo de lecturas del gen en una célula, que contiene las instrucciones para hacer las proteínas y otros productos celulares) y el epigenome de una célula (el equipo de modificaciones químicas a la DNA de la célula, que altera la manera la información genética de la célula se expresa). Las innovaciones técnicas ahora han escalado para permitir el análisis rápido, de poco costo de decenas de millares de células individuales en el esfuerzo de entender mejor los bloques huecos del cerebro.

Estos avances científicos proveen de investigadores la oportunidad de entender la estructura y la función del cerebro en un nivel de detalle sin precedente. En 2017, el BICCN reunió a las personas de investigadores en un esfuerzo coordinado de desarrollar una referencia completa de la célula pulsa hacia adentro el cerebro humano, el cerebro de la grapa, y el cerebro del ratón. Los investigadores de BICCN se establecen para catalogar y para correlacionar las diversas células del cerebro mamífero como un censo de población, en el cual los agentes censales registran los individuos demográficos y las características geográficas. Los investigadores centrados en la corteza de motor primaria, un área del cerebro implicado en controlar el movimiento complejo que se sabe para ser similar a través de especie mamífera.

En la serie actual de estudios, los investigadores utilizaron una batería del transcriptome unicelular y las mediciones del epigenome obtenidas de millones de células en la corteza de motor para crear una cruz-especie, marco dato-impulsado de la neurona pulsan. Los investigadores caracterizaron las aproximaciones de los tipos que encontraron usando una combinación de electrofisiológico, morfológicas, y del circuito de la neurona del trazado. También utilizaron datos del transcriptome unicelular y el análisis del epigenome para determinar los marcadores únicos del gen que definen los muchos diversos tipos de la célula encontró en la corteza de motor primaria. Importante observar, este trabajo es más que un compendio de tipos de la célula, como también determina las herramientas genéticas que permiten a investigadores exacto vigila y modula la actividad de los nervios de los tipos específicos de la célula.

Los investigadores determinaron tipos similares de la célula a través de ratones, de grapas, y de seres humanos pero también de diferencias importantes en la expresión génica que puede ser responsable de variaciones de la manera información de los nervios de proceso de estas tres especies.

“Con una integración de datos impresionante de técnicas puntas múltiples, el BICCN ha creado una referencia completa que cataloga y caracteriza los muchos tipos de células encontradas en la corteza de motor primaria mamífera, describiendo sus proporciones, características espaciales de las distribuciones, anatómicas y fisiológicas, y perfiles genéticos moleculares. Este trabajo representa un paso crucial que aumente dramáticamente el paso de avances en la comprensión del cerebro,” dijo a Joshua Gordon, M.D., Ph.D., director del instituto nacional de la salud mental.

Estos resultados iniciales fijan el asiento para los esfuerzos de investigación futuros que se zambullen más profundo en la estructura y la función de células en el cerebro mamífero. Estos estudios pueden incluir esfuerzos de entender cómo el cerebro se madura y se convierte, así como la investigación que examina los papeles que la célula distinta pulsa el juego en la creación del pensamiento y del comportamiento complejos.

“Este trabajo importante no habría podido suceso sin las muchas mentes, instituciones, y las organizaciones que vinieron juntas resolver un problema muy complejo,” dijo a Andrea Beckel-Mitchener, Ph.D., vicedirector de la iniciativa del CEREBRO de NIH. “Estos estudios son un ejemplo de cómo la colaboración puede fomentar ciencia y fijar las ruedas en el movimiento para los esfuerzos futuros que revolucionarán nuestra capacidad de estudiar la función del cerebro y desordenes del cerebro.”

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.