Brain Atlas: una ricerca ambiziosa può portare a nuove conoscenze sulla demenza

Tempo di lettura stimato: 3-4 minuti

WASHINGTON — Esaminando il cervello umano a livello cellulare in modo più dettagliato che mai, gli scienziati hanno identificato un’enorme gamma di tipi di cellule – più di 3.300 – che popolano i nostri organi più complessi, creando un atlante che potrebbe aiutare a determinare le basi cellulari dei processi neurologici. malattie. e facilitando nuovi trattamenti.

L’ambizione svelata giovedì esaminava anche le somiglianze e le differenze tra il cervello degli esseri umani e quello di altri primati – scimpanzé, gorilla, scimmie rhesus e scimmie antropomorfe – evidenziando alcuni dei fattori che ci separano dai nostri parenti evolutivi e ci rendono veramente umani.

Questo lavoro è stato presentato in 21 studi pubblicati su Science e su altre due riviste ed è stato sostenuto dal Cell Count Network Consortium dell’iniziativa BRAIN del governo statunitense.

Il cervello umano è complesso sia nella sua utilità – percezione, movimento, lettura, scrittura, conversazione, pensiero e altro – sia nella sua diversità cellulare.

Le cellule nervose – o cellule nervose – sono le unità di base del cervello, ricevono input sensoriali, trasmettono comandi ai muscoli e trasmettono segnali elettrici lungo il percorso. Il cervello è composto da circa 100 miliardi di neuroni, oltre a un numero maggiore di cellule non neuronali. Tutti questi sono organizzati in centinaia di strutture cerebrali distinte che governano una serie di funzioni.

La ricerca ha identificato 3.313 tipi di cellule, quasi 10 volte di più di quanto precedentemente noto, nonché l’intero set di geni utilizzati da ciascun tipo di cellula, mappandone la distribuzione regionale nel cervello.

“L’atlante delle cellule cerebrali nel suo insieme fornisce il substrato cellulare per tutto ciò che possiamo fare come esseri umani”, ha detto il neuroscienziato Ed Lin dell’Allen Institute for Brain Science di Seattle, uno dei ricercatori.

Diversi tipi di cellule hanno caratteristiche distinte e possono essere colpiti in modo diverso nella malattia, ha detto Lin.

Una sorpresa è stata che la diversità cellulare era concentrata nelle parti evolutivamente più antiche del cervello – il mesencefalo e il rombencefalo – piuttosto che nella neocorteccia, che è responsabile delle funzioni cognitive superiori tra cui l’apprendimento, il processo decisionale, la percezione sensoriale, la memoria e il linguaggio.

Le malattie legate al cervello, come il morbo di Alzheimer, il morbo di Parkinson e la sclerosi laterale amiotrofica, sono tra le malattie più incurabili.

“La maggior parte delle malattie del cervello non hanno ancora una cura o addirittura delle cure, e questo atlante dovrebbe servire come base per accelerare i progressi nella comprensione delle basi cellulari dettagliate della malattia e indirizzare le future generazioni di terapie”, ha detto Lin.

I ricercatori hanno mappato gli interruttori genetici e i tipi di cellule cerebrali associati al morbo di Alzheimer – il tipo più comune di demenza – e a vari disturbi neurologici e psichiatrici tra cui la schizofrenia, il disturbo bipolare e la depressione maggiore.

Hanno confermato un legame tra la microglia – un tipo di cellula immunitaria nel cervello – e il morbo di Alzheimer, e hanno rivelato un legame tra alcuni tipi di cellule nervose nel cervello e la schizofrenia, una grave malattia mentale caratterizzata da una disconnessione dalla realtà.

Inoltre, i ricercatori hanno cercato tratti specifici dell’uomo confrontando la corteccia temporale – un’area della neocorteccia associata alla comprensione del linguaggio, tra le altre funzioni cognitive superiori – negli esseri umani e nei nostri parenti evolutivi più stretti, come scimpanzé e gorilla.

Sebbene l’organizzazione cellulare fosse simile, si è scoperto che alcuni geni funzionano in modo diverso negli esseri umani rispetto alle altre due specie, inclusi diversi geni coinvolti nella comunicazione neurale.

“Ciò significa che ci sono specializzazioni accelerate dei neuroni corticali negli esseri umani che possono contribuire alle differenze nella funzione del circuito corticale e nelle nostre distinte capacità cognitive”, ha affermato Trygve Bakken, neuroscienziato dell’Allen Institute.

Lin ha aggiunto che queste modifiche molecolari che si sono verificate in specifici tipi di cellule negli esseri umani rispetto a scimpanzé e gorilla probabilmente influenzano il modo in cui “si collegano insieme – o la flessibilità di tali connessioni – e potrebbero essere una parte importante di ciò che rende speciale il cervello umano”.

Gli scienziati si aspettano una lunga strada da percorrere nella ricerca sul cervello.

“Stiamo solo iniziando a determinare la complessità del cervello umano”, ha detto uno degli altri ricercatori, Ping Ren, direttore del Centro per l’epigenetica dell’Università della California, San Diego. “È necessario ulteriore lavoro per comprendere appieno la diversità, la diversità e la funzione della struttura e della funzione del cervello”.

×

Ultime storie scientifiche