解碼人腦：詳細(xì)的細(xì)胞圖譜為下一代療法鋪平道路

極其詳細(xì)的細(xì)胞圖譜有助于為新一代治療鋪平道路。

一組國(guó)際科學(xué)家繪制了人類大腦和非人類靈長(zhǎng)類動(dòng)物大腦的遺傳、細(xì)胞和結(jié)構(gòu)構(gòu)成圖。這種對(duì)大腦結(jié)構(gòu)的了解是通過(guò)美國(guó)國(guó)立衛(wèi)生研究院的大腦研究通過(guò)推進(jìn)創(chuàng)新神經(jīng)技術(shù)®計(jì)劃或大腦計(jì)劃®的資助實(shí)現(xiàn)的，可以更深入地了解大腦功能和功能障礙的細(xì)胞基礎(chǔ)，有助于為未來(lái)的研究鋪平道路。針對(duì)精神障礙和其他大腦疾病患者的新一代精準(zhǔn)療法。這些發(fā)現(xiàn)發(fā)表在《科學(xué)》、《科學(xué)進(jìn)展》和《科學(xué)轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)》雜志上的 24 篇論文匯編中。

“繪制大腦細(xì)胞圖譜是了解這一重要器官如何在健康和疾病中發(fā)揮作用的關(guān)鍵一步，”美國(guó)國(guó)家心理健康研究所所長(zhǎng)、醫(yī)學(xué)博士、哲學(xué)博士約書亞·A·戈登 (Joshua A. Gordon) 說(shuō)。“這些新的人類大腦和非人類靈長(zhǎng)類動(dòng)物大腦的詳細(xì)細(xì)胞圖譜為設(shè)計(jì)新療法奠定了基礎(chǔ)，這些新療法可以針對(duì)與大腦疾病有關(guān)的特定腦細(xì)胞和回路。”

主要發(fā)現(xiàn)和見解

最新的BRAIN Initiative 細(xì)胞普查網(wǎng)絡(luò) (BICCN)合集中的 24 篇論文詳細(xì)介紹了人類大腦和非人類靈長(zhǎng)類動(dòng)物大腦中異常復(fù)雜的細(xì)胞多樣性。這些研究確定了人類大腦和非人類靈長(zhǎng)類動(dòng)物大腦中細(xì)胞組織方式以及基因調(diào)節(jié)方式的相似性和差異。例如：

該集中的三篇論文展示了成人大腦中的第一個(gè)細(xì)胞圖譜，繪制了大腦的轉(zhuǎn)錄和表觀基因組圖譜。轉(zhuǎn)錄組是細(xì)胞中完整的基因讀數(shù)集，其中包含制造蛋白質(zhì)和其他細(xì)胞產(chǎn)品的指令。表觀基因組是指對(duì)細(xì)胞DNA和染色體的化學(xué)修飾，這些修飾改變了細(xì)胞遺傳信息的表達(dá)方式。

在另一篇論文中，對(duì)人類大腦和幾種非人類靈長(zhǎng)類動(dòng)物大腦(黑猩猩、大猩猩、獼猴和狨猴)的細(xì)胞和分子特性進(jìn)行了比較，揭示了大腦皮層細(xì)胞的類型、比例和空間組織方面的明顯相似性人類和非人類靈長(zhǎng)類動(dòng)物。對(duì)跨物種皮層細(xì)胞基因表達(dá)的檢查表明，人類譜系中基因表達(dá)相對(duì)較小的變化導(dǎo)致神經(jīng)元接線和突觸功能的變化，這可能使人類大腦具有更大的可塑性，支持人類大腦的適應(yīng)和學(xué)習(xí)能力，并改變。

一項(xiàng)探索狨猴不同大腦區(qū)域細(xì)胞如何變化的研究發(fā)現(xiàn)，成年大腦細(xì)胞的特性與發(fā)育過(guò)程中這些細(xì)胞的特性之間存在聯(lián)系。這種聯(lián)系表明，當(dāng)細(xì)胞形成并維持到成年時(shí)，發(fā)育程序就嵌入到細(xì)胞中，并且成年人中一些可觀察到的細(xì)胞特性可能起源于生命的早期。這一發(fā)現(xiàn)可能會(huì)對(duì)整個(gè)生命周期的大腦發(fā)育和功能產(chǎn)生新的見解。

對(duì)新皮質(zhì)最外層神經(jīng)元的解剖學(xué)和生理學(xué)的探索(大腦的一部分，涉及認(rèn)知、運(yùn)動(dòng)命令和語(yǔ)言等高階功能)揭示了人類大腦和小鼠大腦的差異，這表明這一點(diǎn)該區(qū)域可能是一個(gè)進(jìn)化熱點(diǎn)，人類的變化反映了調(diào)節(jié)人類更復(fù)雜的大腦回路的更高要求。

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