Amerykańscy naukowcy z Allen Institute for Brain Science opisali znaczną część typów neuronów myszy w oparciu o dwie ważne cechy komórek – ich trójwymiarowy kształt oraz zachowanie elektryczne. Badanie to stanowi element większego projektu realizowanego przez Instytut Allena, mającego na celu poznanie całego “układu okresowego” umysłu. Naukowcy mają nadzieję, że lepsze poznanie typów komórek w zdrowym mózgu ssaków będzie stanowiło podstawę do odkrycia neuronów warunkujących dysfunkcje ludzkiego mózgu.
Każdy typ neuronów posiada szereg cech, które różnicują je względem siebie. Należy do nich kształt, rozkład przestrzenny, położenie w mózgowiu, unikalny zestaw genów oraz rodzaj komórek, z którymi współdziała.
„Typy neuronów można określić, jako grupę komórek nerwowych, które mają podobne właściwości funkcjonalne, niestety obecnie wszystkich nie znamy. Nie powinniśmy patrzeć jedynie na jedną, wybraną funkcję typów neuronów. Należy spojrzeć szerokokątnie na jak największą liczbę komórek nerwowych i dowiedzieć się, czy są one ze sobą spójne.” – dr Hongkui Zeng, współautor badania
Naukowcom udało się pogrupować niemal 2000 różnych neuronów znajdujących się w korze wzrokowej mózgu myszy, pod kątem aktywności elektrycznej oraz struktury trójwymiarowej. Badacze zauważyli, też że te nowo utworzone kategorie typów komórek nerwowych są komplementarne z wynikami ich wcześniejszego badania, w którym neurony zostały pogrupowane na typy pod kątem ekspresji genów.
“Fakt, że różne cechy uwarunkowały podobne grupy typów komórek, dał nam pewność, że jesteśmy na dobrej drodze w kierunku ich skategoryzowania. Jeżeli uzyskamy jeszcze podobny efekt w przypadku wielu innych właściwości komórki, będziemy mieli już pewność, że odkryliśmy i określiliśmy biologicznie znaczący typ komórki nerwowej.” – dr Staci Sorensen
Aby zbadać “morfologię neuronu”, naukowcy początkowo identyfikowali pojedynczą komórkę spośród obszernych splątków neuronalnych, a następnie wstrzykiwali do tego jednego neuronu sondę zawierającą barwnik, by go uwidocznić. Zespół użył myszy zaprojektowanych do przenoszenia genów tak, by niektóre komórki były widoczne pod mikroskopem dzięki jasnym, nasyconym kolorom, co znacznie ułatwiło badaczom pracę. Kolejno wykorzystano te same sondy mikroskopowe do odczytywania aktywności elektrycznej komórek, badając ich reakcje na różne rodzaje sygnałów.
„Kształt komórki nerwowej jest wyznacznikiem tego, w jaki sposób jest ona połączona z innymi. Te połączenia mają dla nas niezwykle istotne znaczenie, ponieważ neurony tworzą obwodowe sieci nerwowe w celu przetwarzania informacji.” – Nathan Gouwens, współautor badania
Dzięki badaniom naukowców z Instytutu Alena istnieje możliwość sprawdzenia, które typy neuronów są związane z konkretnym genem odpowiadającym za wybrane schorzenie układu nerwowego, a następnie określenia ich kształtu i aktywności elektrycznej, w celu stworzenia nowych hipotez dotyczących działania tego genu. Ponadto badanie to daje możliwość przewidywania przebiegu chorób neurodegeneracyjnych i zaplanowania leczenia w przypadku zmutowania lub braku określonego genu.
