Mózgowe kody paskowe

W Sekcji Archeo w Pulsarze prezentujemy archiwalne teksty ze „Świata Nauki” i „Wiedzy i Życia”. Wciąż aktualne, intrygujące i inspirujące.

Neuronaukowcy wiedzą dużo o działaniu pojedynczych neuronów, ale nie umieją wytłumaczyć, jak duże grupy komórek współdziałają ze sobą, tworząc myśli, odczucia i zachowania. Aby zidentyfikować obwody odpowiedzialne za działanie tego narządu, trzeba stworzyć mapę połączeń w mózgu nazywaną konektomem.

Niedawno badacze z Cold Spring Harbor Laboratory razem z naukowcami z innych ośrodków opracowali innowacyjną technikę mapowania mózgu, a następnie wykorzystali ją, aby prześledzić połączenia w grupie prawie 600 neuronów, które powstały przez trzy tygodnie w głównym ośrodku wzrokowym w mózgu myszy. Możliwe, że w przyszłości nowa technika pozwoli wyjaśnić zaburzenia neurologiczne, które, jak się podejrzewa, polegają na tworzeniu nietypowych połączeń w mózgu, prowadząc, na przykład, do autyzmu i schizofrenii.

Idea polega na oznaczeniu komórek genetycznymi „kodami paskowymi”. W tym celu badacze wprowadzili do mózgu myszy wirusy, które poinstruowały komórki, aby te zaczęły wytwarzać losowe sekwencje RNA o długości 30 znaków złożone z genetycznych „liter” (G, A, U i C). Komórki wytwarzają również białko, które wiąże się z powstałymi znacznikami RNA i powoduje ich przemieszczanie wzdłuż aksonów, czyli wypustek neuronów służących do przekazywania sygnałów. Następnie naukowcy wyodrębnili z mózgu myszy wybrane fragmenty i zbadali w nich mapę sekwencji RNA. W ten sposób uzyskali informacje, które z oznaczonych neuronów utworzyły połączenia z badanymi obszarami.

Zespół ustalił, że neurony z pierwszorzędowej kory wzrokowej myszy zazwyczaj wysyłały sygnały do wielu innych ośrodków wzrokowych. Badacze odkryli również, że większość komórek można przypisać do jednej z sześciu grup, przyjmując za kryterium ośrodki, z którymi się one łączą, a także liczbę tworzonych połączeń. Z badań wynika, że pierwszorzędowa kora wzrokowa myszy zawiera podtypy neuronów spełniających różne funkcje. „Ponieważ liczba neuronów jest olbrzymia, mogliśmy przeprowadzić analizę statystyczną, dzięki której zaczynamy rozumieć obserwowane schematy” – tłumaczy Justus Kebschull z Cold Spring Harbor, współautor artykułu opublikowanego w kwietniu w „Nature” (2018).

Metoda kodów paskowych to istotny postęp w mapowaniu konektomu. Botond Roska, neuronaukowiec z Institute of Molecular and Clinical Ophthalmology Basel w Szwajcarii, który nie uczestniczył w badaniach, wyjaśnia, że używając zaledwie 30 nukleotydów, można wygenerować więcej niepowtarzalnych sekwencji, niż wynosi liczba neuronów w mózgu: „Uważam, że kiedy ta technika dojrzeje, stanie się głównym narzędziem badania mózgowych połączeń neuronalnych w mózgu”.

Dziękujemy, że jesteś z nami. Pulsar dostarcza najciekawsze informacje naukowe i przybliża wyselekcjonowane badania naukowe. Jeśli korzystasz z publikowanych przez Pulsar materiałów, prosimy o powołanie się na nasz portal. Źródło: www.projektpulsar.pl.