Najbardziej szczegółowy atlas ludzkiego mózgu, jaki kiedykolwiek powstał, dostarcza rozległego mapowania mózgu człowieka oraz jego skomplikowanej struktury komórkowej. Ten atlas jest efektem współpracy różnych instytucji naukowych i został opublikowany w formie 21 artykułów w trzech czasopismach: Science, Science Advances i Science Translational Medicine.

Ten niezwykle zaawansowany projekt szczegółowego mapowania mózgu człowieka jest przełomowy w dziedzinie neurobiologii. Opisuje układ i działanie aż 3300 różnych typów komórek mózgowych, zaledwie część z nich była dotąd znana nauce.

Badania te były realizowane w ramach projektu National Institutes of Health znanego jako Brain Research through Advancing Innovative Neurotechnologies (BRAIN) Initiative Cell Census Network, czyli BICCN. Rozpoczęty w 2017 roku, ten ogromny projekt ma na celu zcatalogowanie komórek obecnych w mózgach myszy, ludzi i nie-ludzkich naczelnych, takich jak małpy.

W skład tych komórek wchodzą zarówno neurony, które przekazują sygnały chemiczne i elektryczne, jak i niemal tyle samo komórek nieneuronalnych. Te nieneuronalne komórki to głównie glej, które stanowią klasę komórek mózgowych, dostarczając strukturalnego wsparcia, substancji odżywczych i izolacji dla neuronów, regulując jednocześnie, w jaki sposób przekazują one sygnały.

Korzystając z zaawansowanych technik, które dotychczas były stosowane głównie w badaniach na zwierzętach, naukowcy wykorzystali techniki transkryptomiki, czyli katalogowania wszystkich kwasów nukleinowych RNA w pojedynczych komórkach oraz epigenomiki, czyli analizy chemicznych znaczników znajdujących się na DNA i kontrolujących, jak geny mogą być używane.

Kombinując te techniki, badacze stworzyli mapy o skali pojedynczej komórki zarówno mózgu ludzkiego w fazie rozwoju, jak i dorosłego, jak również mózgów naczelnych takich jak marmozety (Callithrix) i makaki (Macaca). Niektóre badania obejmowały również mózgi szympansów (Pan troglodytes) i goryli (Gorilla).

To pozwoliło na bezpośrednie porównanie mózgów ludzkich i nie-ludzkich naczelnych, a wyniki ukazały, że wiele rodzajów komórek znalezionych w naszych mózgach jest również obecnych u szympansów i goryli. Niemniej jednak, pomimo wspólnych typów komórek, aktywność genów tych komórek wydaje się istotnie różnić się u ludzi i naczelnych, co wpływa na to, jak komórki te współpracują ze sobą.

Ten atlas ludzkiego mózgu, choć bezprecedensowy pod względem szczegółów, jest jakby pierwszą wersją roboczą. W przyszłości naukowcy chcieliby poznać funkcję nowo odkrytych komórek w mózgu, wiele z nich znajduje się głęboko w strukturach takich jak pień mózgu. Chcą również zrozumieć, w jaki sposób aktywność genów różnych komórek przyczynia się do rozwoju chorób neurologicznych.

W oświadczeniu towarzyszącym 21 nowo opublikowanym artykułom, redakcja czasopisma Science podkreśliła, że aby zrozumieć, co nas czyni ludźmi i mechanizmy odpowiedzialne za rozwój zaburzeń neurologicznych, konieczne jest posiadanie głębokiej wiedzy o mózgu ludzkim na poziomie komórkowym, a to właśnie jest celem tej kolekcji prac z projektu BICCN.

Źródło: Live Science