Los científicos revelan mapas celulares detallados del cerebro humano y del cerebro de primates no humanos

Un grupo de científicos internacionales ha mapeado la composición genética, celular y estructural del cerebro humano y del cerebro de primates no humanos. Esta comprensión de la estructura del cerebro, lograda gracias a la financiación a través de la Iniciativa de Investigación del Cerebro a través del Avance de Neurotecnologías Innovadoras® de los Institutos Nacionales de Salud , o The BRAIN Initiative® , permite un conocimiento más profundo de la base celular de la función y disfunción cerebral, lo que ayuda a allanar el camino para una nueva generación de terapias de precisión para personas con trastornos mentales y otros trastornos del cerebro. Los hallazgos aparecen en un compendio de 24 artículos sobre ciencia , avances científicos y medicina traslacional científica .

"El mapeo del paisaje celular del cerebro es un paso crítico hacia la comprensión de cómo funciona este órgano vital en la salud y la enfermedad", dijo Joshua A. Gordon, MD, Ph.D. , director del Instituto Nacional de Salud Mental. "Estos nuevos atlas celulares detallados del cerebro humano y del cerebro de primates no humanos ofrecen una base para diseñar nuevas terapias que puedan apuntar a células y circuitos cerebrales específicos involucrados en los trastornos cerebrales".

Los 24 artículos de esta última colección de la Red de Censos Celulares de la Iniciativa BRAIN (BICCN) detallan la diversidad excepcionalmente compleja de células en el cerebro humano y el cerebro de primates no humanos. Los estudios identifican similitudes y diferencias en cómo se organizan las células y cómo se regulan los genes en el cerebro humano y en el cerebro de los primates no humanos. Por ejemplo:

• Tres artículos de la colección presentan el primer atlas de células del cerebro humano adulto, mapeando el panorama transcripcional y epigenómico del cerebro. El transcriptoma es el conjunto completo de lecturas de genes en una célula, que contiene instrucciones para producir proteínas y otros productos celulares. El epigenoma se refiere a modificaciones químicas en el ADN y los cromosomas de una célula que alteran la forma en que se expresa la información genética de la célula.
• En otro artículo, una comparación de las propiedades celulares y moleculares del cerebro humano y de varios cerebros de primates no humanos (cerebros de chimpancé, gorila, macaco y tití) reveló claras similitudes en los tipos, proporciones y organización espacial de las células de la corteza cerebral. de humanos y primates no humanos. El examen de la expresión genética de las células corticales en todas las especies sugiere que cambios relativamente pequeños en la expresión genética en el linaje humano condujeron a cambios en el cableado neuronal y la función sináptica que probablemente permitieron una mayor plasticidad cerebral en los humanos, respaldando la capacidad del cerebro humano para adaptarse, aprender. , y cambio.
• Un estudio que explora cómo varían las células en diferentes regiones del cerebro en los titíes encontró un vínculo entre las propiedades de las células en el cerebro adulto y las propiedades de esas células durante el desarrollo. El vínculo sugiere que la programación del desarrollo está integrada en las células cuando se forman y se mantienen hasta la edad adulta y que algunas propiedades celulares observables en un adulto pueden tener su origen en una etapa muy temprana de la vida. Este hallazgo podría conducir a nuevos conocimientos sobre el desarrollo y la función del cerebro a lo largo de la vida.
• Una exploración de la anatomía y fisiología de las neuronas en la capa más externa de la neocorteza (parte del cerebro involucrada en funciones de orden superior como la cognición, los comandos motores y el lenguaje) reveló diferencias en el cerebro humano y el cerebro del ratón que sugieren esto. La región puede ser un punto crítico evolutivo, con cambios en los humanos que reflejan las mayores demandas de regulación de los circuitos cerebrales más complejos de los humanos.

El objetivo principal del BICCN, un esfuerzo innovador para comprender la composición celular del cerebro, es desarrollar un inventario completo de las células del cerebro (dónde están, cómo se desarrollan, cómo trabajan juntas y cómo regulan su actividad). para comprender mejor cómo se desarrollan, progresan y cómo se tratan mejor los trastornos cerebrales.

"Este conjunto de estudios representa un logro histórico al iluminar la complejidad del cerebro humano a nivel celular", dijo John Ngai, Ph.D. , director de la Iniciativa NIH BRAIN. “Las colaboraciones científicas forjadas a través de BICCN están impulsando el campo a un ritmo exponencial; el progreso y las posibilidades han sido sencillamente impresionantes”.

El censo de tipos de células cerebrales en el cerebro humano y en el cerebro de primates no humanos presentado en esta colección de artículos sirve como un paso clave hacia el desarrollo de los tratamientos cerebrales del futuro. Los hallazgos también sientan las bases para la BRAIN Initiative Cell Atlas Network , un proyecto transformador que, junto con otros dos proyectos a gran escala (la BRAIN Initiative Connectivity Across Scales y el Armamentarium for Precision Brain Cell Access ), tienen como objetivo revolucionar la investigación en neurociencia al iluminar principios fundamentales que rigen la base del circuito del comportamiento e informan nuevos enfoques para el tratamiento de los trastornos del cerebro humano.

Maroso, M. (2023). Una búsqueda en el cerebro humano. Ciencia . http://www.science.org/doi/10.1126/science.adl0913

Subsidios

Proyectos financiados a través de la Red de Censos Celulares de la Iniciativa NIH BRAIN

La Iniciativa NIH BRAIN está administrada por 10 institutos y centros cuyas misiones y carteras de investigación actuales complementan los objetivos de The BRAIN Initiative®: Centro Nacional para la Salud Complementaria e Integrativa, Instituto Nacional del Ojo, Instituto Nacional sobre el Envejecimiento, Instituto Nacional sobre el Abuso de Alcohol y Alcoholismo. , Instituto Nacional de Imágenes Biomédicas y Bioingeniería, Instituto Nacional Eunice Kennedy Shriver de Salud Infantil y Desarrollo Humano, Instituto Nacional sobre el Abuso de Drogas, Instituto Nacional sobre la Sordera y otros Trastornos de la Comunicación, Instituto Nacional de Salud Mental e Instituto Nacional de Trastornos Neurológicos y Accidentes Cerebrovasculares .

Acerca de los Institutos Nacionales de Salud (NIH) :

NIH, la agencia de investigación médica del país, incluye 27 institutos y centros y es un componente del Departamento de Salud y Servicios Humanos de EE. UU. Los NIH son la principal agencia federal que realiza y apoya la investigación médica básica, clínica y traslacional, y está investigando las causas, tratamientos y curas de enfermedades comunes y raras. Para obtener más información sobre los NIH y sus programas, visite el sitio web de los NIH.

Fuente: NdP Institutos Nacionales de Salud (NIH) 12 de octubre de 2023