Et globalt konsortium av forskere har nylig fullført de første og mest detaljerte utviklingskartene over pattedyrhjernen, som strekker seg fra mus til menneske. Dette banebrytende arbeidet gir ny innsikt i hvordan hjerneceller dannes og modnes over tid, og kan kaste lys over mekanismene bak nevrologiske lidelser som autisme og schizofreni.
"Dette settet med arbeid gir oss en detaljert plan over hvordan ulike hjernecelletyper oppstår og modnes over tid," sier Hongkui Zeng, Ph.D., visepresident og direktør for hjernevitenskap ved Allen Institute. "Ved å forstå når og hvor kritiske gener aktiveres under utviklingen, kan vi begynne å avdekke hvordan forstyrrelser i denne prosessen kan føre til lidelser som autisme eller schizofreni."
Studiene, publisert i Nature-familien av tidsskrifter, avslører nye trekk ved pattedyrhjerneceller under tidlig utvikling og begynner å belyse miljøfaktorene, inkludert sensoriske input og sosial atferd, som påvirker hvordan hjernen utvikler seg. De resulterende omfattende, tverrartede utviklingsatlasene for hjerneceller legger grunnlaget og gir kraftige verktøy for en ny æra i forståelsen av den menneskelige hjernen i helse og sykdom.
"Det har virkelig vært et langvarig mysterium å forstå hvordan disse prosessene skjer," sier Tomasz Nowakowski, Ph.D., en av studiens forfattere og førsteamanuensis i nevrokirurgi, anatomi, psykiatri og atferdsvitenskap ved University of California, San Francisco. "Å bygge videre på funnene fra den voksne hjernen og bevege seg inn i utviklingsstadiene er dypt viktig fordi det vil informere vår forståelse av sårbarhetene og mutasjonene som kan føre til nevrologiske utviklingsforstyrrelser."
Dette milepælsarbeidet ble støttet av National Institutes of Healths Brain Research Through Advancing Innovative Neurotechnologies® Initiative, eller The BRAIN Initiative®, som har som mål å akselerere utviklingen av innovative nevroteknologier og revolusjonere vår forståelse av den menneskelige hjernen.
"Disse kartene er en fenomenal prestasjon og svært viktige referanser som er sårt nødvendige når vi søker å forstå mekanismene som styrer den utviklende hjernen i helse og sykdom," sier Joshua Gordon, M.D./Ph.D., tidligere direktør for National Institute of Mental Health og nåværende leder for Columbia Universitys avdeling for psykiatri. "De gir et rammeverk som vi kan bygge en dypere forståelse av autisme, schizofreni og andre lidelser som vi vet utvikler seg under hjerneutviklingen."
Forskere ved Allen Institute bidro med tre studier til denne pakken. En av dem fokuserer på en spesiell gruppe hjerneceller i mus kalt GABAerge inhibitoriske nevroner. Disse cellene fungerer som bremser i hjernen, demper overdreven aktivitet og hjelper ulike hjerneområder med å kommunisere jevnt. Disse nevronene er avgjørende for alt vi gjør, fra bevegelse og hukommelse til håndtering av følelser.
Ved å bruke data fra over 1,2 millioner hjerneceller, skapte forskerne det mest komplette "familietreet" av disse cellene til dags dato, som viser hvordan de utvikler seg fra en felles stamfar til ulike voksne celletyper.
Dette arbeidet representerer et betydelig skritt fremover i vår forståelse av hjerneutvikling og gir et solid grunnlag for fremtidig forskning på nevrologiske lidelser.