Новый тип нейронов обнаружен только в мозгу приматов

By Вадим Вайтишин No comments

Новый тип нейрона обнаружен только в мозге приматов
Определенный тип интернейрона (зеленый) отображается в зрительной коре головного мозга мартышки. Предоставлено: Кирстен Левандовски и Хизер Заневски.

Психоневрологические заболевания, такие как шизофрения и аутизм, представляют собой сложное взаимодействие химических веществ мозга, окружающей среды и генетики, которое требует тщательного изучения, чтобы понять основные причины. Ученые традиционно полагались на образцы, взятые у мышей и нечеловеческих приматов, чтобы изучить, как развиваются эти заболевания. Но остается вопрос: достаточно ли похожи мозги этих субъектов на человеческие, чтобы давать полезные идеи?

Теперь результаты исследований Института Броуда Массачусетского технологического института и Гарварда позволяют найти ответ. В исследовании, опубликованном в Nature, исследователи из Центра психиатрических исследований Броуда Стэнли сообщают о нескольких ключевых различиях в мозге хорьков, мышей, нечеловеческих приматов и людей, все они сосредоточены на типе нейронов, называемых интернейронами. . Самое удивительное, что команда обнаружила новый тип интернейрона только у приматов, расположенный в части мозга, называемой полосатым телом, что связано с болезнью Хантингтона и потенциально шизофренией.

Полученные данные могут помочь ускорить исследования причин и методов лечения психоневрологических заболеваний, помогая ученым выбрать лабораторную модель, которая лучше всего имитирует особенности человеческого мозга, которые могут быть вовлечены в эти заболевания.

«Данные этой работы будут полезны при изучении заболеваний мозга человека, потому что они помогают нам подумать о том, какие особенности человеческого мозга можно изучать на мышах, какие особенности требуют более высоких организмов, таких как мартышки, и почему мышиные модели часто «не отражают эффекты соответствующих мутаций у человека», — сказал Стивен МакКэрролл, старший автор исследования, директор генетики Центра Стэнли и профессор генетики Гарвардской медицинской школы.

«Дисфункции интернейронов тесно связаны с рядом заболеваний мозга, включая расстройство аутистического спектра и шизофрению», — сказал Гопин Фэн, соавтор исследования, директор по модельным системам и нейробиологии в Центре Стэнли и профессор нейробиологии в Институт исследования мозга Макговерна Массачусетского технологического института. «Эти данные дополнительно демонстрируют уникальную важность моделей приматов, не относящихся к человеку, в понимании нейробиологических механизмов заболеваний мозга, а также в разработке и тестировании терапевтических подходов».

Введите интернейрон

Интернейроны образуют ключевые узлы в нейронных цепях мозга и помогают регулировать активность нейронов, высвобождая нейротрансмиттер ГАМК, который подавляет возбуждение других нейронов.

Фенна Кринен, научный сотрудник лаборатории МакКэрролла и первый автор статьи в Nature, и ее коллеги хотели проследить естественную историю интернейронов.

«Мы хотели понять эволюционную траекторию типов клеток, из которых состоит мозг», — сказал Кринен. «А затем мы приступили к сбору образцов от видов, которые могли бы помочь в понимании эволюционного расхождения между людьми и моделями, которые так часто заменяют людей в исследованиях нейробиологии».

Одним из инструментов, который использовали исследователи, был Drop-seq, высокопроизводительный метод одноядерного секвенирования РНК, разработанный лабораторией МакКэрролла для классификации ролей и местоположений более 184 000 телэнцефальных интернейронов в мозге хорьков, людей и макак. , мартышки и мыши. Используя ткань из замороженных образцов, команда выделила ядра интернейронов из коры, гиппокампа и полосатого тела и профилировала РНК из клеток.

Исследователи полагали, что, поскольку интернейроны обнаружены у всех позвоночных, клетки будут относительно статичными от вида к виду.

«Но с этими точными измерениями и большим количеством данных, полученных от различных видов, мы получили иную картину того, насколько живы интернейроны, с точки зрения того, как эволюция изменяла свои программы или их популяцию от одного вида к другому. «, — сказала Кринен.

Она и ее сотрудники определили четыре основных различия в интернейронах между исследуемыми видами: клетки меняют свои пропорции в разных областях мозга, меняют программы, которые они используют для связи с другими нейронами, и могут мигрировать в разные области мозга.

Но что наиболее поразительно, ученые обнаружили, что у приматов есть новый интернейрон, которого нет у других видов. Интернейрон расположен в полосатом теле — структуре мозга, ответственной за познание, вознаграждение и координированные движения, существовавшее еще на эволюционном древе, как древние примитивные рыбы. Исследователи были поражены, обнаружив, что новый тип нейронов составляет треть всех интернейронов в полосатом теле.

«Хотя мы ожидали, что большие инновации в мозге человека и приматов будут связаны с корой головного мозга, которую мы склонны ассоциировать с человеческим интеллектом, на самом деле именно в почтенном полосатом теле Фенна обнаружила самые драматические клеточные инновации у приматов. мозг «, сказал МакКэрролл. «Этот тип клеток никогда не был обнаружен, потому что у мышей нет ничего подобного».

«Вопрос о том, что обеспечивает» человеческое преимущество «в когнитивных способностях, является одним из фундаментальных вопросов, на который нейробиологи пытались ответить», — сказал Гордон Фишелл, руководитель группы Центра Стэнли, профессор нейробиологии Гарвардской медицинской школы. и соавтором исследования. «Эти результаты ставят вопрос» как нам улучшить мозг? «. Кажется, что по крайней мере часть ответа связана с созданием нового списка частей».

Лучшее понимание того, как эти тормозящие нейроны различаются между людьми и лабораторными моделями, предоставит исследователям новые инструменты для исследования различных заболеваний мозга. Затем исследователи продолжат эту работу, чтобы определить конкретные функции каждого типа интернейронов.

«Изучая нарушения развития нервной системы, вы хотели бы убедиться, что ваша модель подходит для действительно сложных социальных форм поведения», — сказал Кринен. «И основная всеобъемлющая тема исследования заключалась в том, что приматы в целом кажутся очень похожими друг на друга во всех этих инновациях интернейронов»./P>

Добавить комментарий