Ein Team von Wissenschaftlern, finanziert durch die BRAIN Initiative des National Institutes of Health, hat die genetische, zelluläre und strukturelle Zusammensetzung des menschlichen Gehirns und das von Primaten kartiert. Diese Forschung ermöglicht Einblicke in die zellulären Grundlagen von Gehirnfunktion und -störungen, was zur Entwicklung von Präzisionstherapeutika für psychische und andere Gehirnerkrankungen führen kann. Die Ergebnisse werden in einem Kompendium von 24 wissenschaftlichen Artikeln veröffentlicht.
Die Artikel in der BICCN-Sammlung (BRAIN Initiative Cell Census Network) betonen die komplexe Vielfalt der Zellen im menschlichen Gehirn und im Gehirn von Primaten. Sie zeigen Ähnlichkeiten und Unterschiede in der Organisation der Zellen und der Regulation von Genen in diesen Gehirnen. Beispielsweise:
– Drei Artikel präsentieren den ersten Atlas der Zellen im erwachsenen menschlichen Gehirn und kartieren die transkriptionale und epigenomische Landschaft des Gehirns.
– Ein Vergleich des menschlichen Gehirns mit dem von Primaten zeigt Ähnlichkeiten in den Typen, Anteilen und räumlichen Organisation der Zellen in der Großhirnrinde, was darauf hindeutet, dass geringfügige Veränderungen der Genexpression beim Menschen zu einer größeren Plastizität des Gehirns geführt haben.
– Untersuchungen von Krallenaffen-Gehirnen zeigen einen Zusammenhang zwischen den Eigenschaften von Zellen im erwachsenen Gehirn und ihren Eigenschaften während der Entwicklung, was Einblicke in die Gehirnentwicklung und -funktion über die gesamte Lebensdauer liefert.
– Die Untersuchung der Neocortex, der an höheren Funktionen beteiligt ist, zeigt Unterschiede zwischen dem menschlichen und dem Mäusegehirn und deutet auf einen evolutionären Hotspot für den Menschen hin.
Das Ziel der BICCN ist die Entwicklung eines umfassenden Inventars von Gehirnzellen, um Gehirnerkrankungen besser zu verstehen. Die Forschung stellt einen wichtigen Schritt in Richtung zukünftiger Behandlungsmöglichkeiten dar und bildet den Rahmen für das BRAIN Initiative Cell Atlas Network, das die Neurowissenschaften revolutionieren soll, indem es die Schaltkreisgrundlage des Verhaltens versteht und neue Ansätze zur Behandlung von menschlichen Gehirnerkrankungen aufzeigt.
Einführung
Die BRAIN Initiative des National Institutes of Health hat eine Gruppe von Wissenschaftlern damit beauftragt, die genetische, zelluläre und strukturelle Zusammensetzung des menschlichen Gehirns und das von nicht-menschlichen Primaten zu kartieren. Diese Forschung liefert wertvolle Einblicke in die zellulären Grundlagen der Gehirnfunktion und -dysfunktion und hat das Potenzial zur Entwicklung von präzisen Therapeutika für psychische Störungen und andere Hirnerkrankungen.
Die BRAIN Initiative Cell Census Network (BICCN) Sammlung
Das BICCN hat eine Sammlung von 24 bahnbrechenden Papieren in Science, Science Advances und Science Translational Medicine veröffentlicht. Diese Papiere geben Einblicke in die komplexe Vielfalt der Zellen im menschlichen Gehirn und im Gehirn von nicht-menschlichen Primaten.
Atlas der Zellen im erwachsenen menschlichen Gehirn
Die Sammlung umfasst drei Papiere, die den ersten Atlas der Zellen im erwachsenen menschlichen Gehirn präsentieren. Diese Papiere kartieren die transkriptionale und epigenomische Landschaft des Gehirns und liefern entscheidende Erkenntnisse über die Organisation und Regulation von Genen im menschlichen Gehirn.
Vergleich mit nicht-menschlichen Primatengehirnen
Eine weitere Reihe von Papieren in der Sammlung vergleicht das menschliche Gehirn mit Gehirnen von nicht-menschlichen Primaten. Diese Vergleiche zeigen Ähnlichkeiten in den Arten, Anteilen und räumlichen Anordnungen von Zellen in der Großhirnrinde auf und deuten darauf hin, dass geringfügige Veränderungen der Genexpression beim Menschen zu einer größeren Gehirnplastizität geführt haben. Das Verständnis dieser Unterschiede kann dazu beitragen, die einzigartigen Aspekte des menschlichen Gehirns besser zu verstehen.
Erkenntnisse aus Marmoset-Gehirnen
Die Forschung umfasst auch Studien an Marmoset-Gehirnen, die wertvolle Erkenntnisse über die Gehirnentwicklung und -funktion über den gesamten Lebensverlauf hinweg liefern. Durch die Untersuchung der Eigenschaften von Zellen im erwachsenen Gehirn und den Vergleich mit ihren Eigenschaften während der Entwicklung haben die Forscher ein tieferes Verständnis der Prozesse der Gehirnentwicklung gewonnen.
Unterschiede im Neocortex
Der Neocortex, der für höhere Funktionen verantwortlich ist, stand im Fokus der Forschung, die das menschliche Gehirn und das Mäusegehirn vergleicht. Diese Studien haben bedeutende Unterschiede zwischen den beiden aufgezeigt und deuten auf einen evolutionären Hotspot beim Menschen hin. Das Verständnis dieser Unterschiede kann zu einem umfassenderen Verständnis der Gehirnfunktion beim Menschen beitragen.
Auswirkungen und Zukunft der BICCN-Forschung
Die Forschung des BICCN ist ein wichtiger Schritt hin zur Entwicklung zukünftiger Behandlungsmethoden für das Gehirn. Durch die Erstellung eines umfassenden Inventars der Gehirnzellen und das Verständnis ihrer Organisation und Regulation können Forscher Hirnerkrankungen besser verstehen und möglicherweise präzise Therapeutika zur Behandlung dieser Erkrankungen entwickeln.
Das BRAIN Initiative Cell Atlas Network
Die Arbeit des BICCN hat den Weg für das BRAIN Initiative Cell Atlas Network geebnet, das die Neurowissenschaften revolutionieren soll. Dieses Netzwerk strebt an, die Grundlagen des Verhaltens durch die Kartierung der Verbindungen zwischen Gehirnzellen zu verstehen und neue Ansätze zur Behandlung von Gehirnerkrankungen zu entwickeln.
