В своем стремлении нанести на карту миллионы нейронных магистралей и связей в мозгу исследователи из Института Аллена сделали значительный шаг вперед, представив новый вид с высоким разрешением схемы соединений мозга мыши. Их исследование, которое было опубликовано сегодня в журнале Nature, проследило тысячи связей между областями мозга и заложило основу для исследователей, чтобы лучше понять, как мозговые схемы могут пойти не так при заболеваниях и расстройствах, как болезнь Альцгеймера и шизофрения.
"Это еще одно знаковое исследование, проведенное Институтом исследований мозга Аллена, в котором рассматриваются фундаментальные вопросы организации мозга у мышей," сказал Дэвид Ван Эссен, доктор философии.D., Выпускники, получившие звание профессора неврологии в Медицинской школе Вашингтонского университета в Сент-Луисе. Луи и научный консультант Института исследований мозга Аллена. "Команда собрала, проанализировала и бесплатно поделилась огромным количеством высококачественных данных об анатомических связях, тем самым предоставив наиболее обширное на сегодняшний день описание мезоконнектома для проводки любого мозга млекопитающих."
Изменения в мозговых связях наблюдались при болезни Альцгеймера, Паркинсона и некоторых других заболеваниях и расстройствах мозга. Джули Харрис, доктор философии.D., Заместитель директора нейроанатомии в Институте исследований мозга Аллена, который руководил исследованием возможности подключения, в настоящее время возглавляет работу по изучению аналогичной карты подключений в мышиной модели болезни Альцгеймера, чтобы лучше понять, как схема соединений и ее основная организация могут измениться. при этой распространенной форме деменции.
Поиск логики в связях мозга
"Из этих данных получился большой беспорядок соединений, и на первый взгляд казалось, что все связано со всем," сказал Харрис, который является одним из ведущих авторов статьи в Nature вместе со Стефаном Михаласом, доктором наук.D., Младший научный сотрудник Института исследований мозга Аллена. "Для нас главный вопрос заключался в том, как понять эти закономерности? Есть ли за этим какая-то логика??"
Используя вычислительный подход, исследователи обнаружили, что различные участки коры и таламуса могут быть отображены в иерархии, как в организационной диаграмме компании. Части коры головного мозга, которые специализируются на информации, собранной с помощью наших органов чувств, такие как зрение и обоняние, находятся на нижних ступенях, а области, которые обрабатывают более сложный ввод – например, вызов воспоминаний, вызванных знакомым запахом – находятся наверху. Связи текут как вверх, так и вниз по организационной диаграмме мозга, но связи, движущиеся вверх, отличаются от тех, которые движутся вниз. Они также обнаружили, что не все связи соблюдают эти иерархические законы. Есть намеки на то, что кора головного мозга человека использует ту же организационную систему, и предыдущее исследование, проведенное Ван Эссеном, показало аналогичную иерархию в визуальных областях мозга приматов.
"Это не простая иерархия, как односторонняя последовательность восходящих шагов. Есть много связей, которые не подчиняются строгим иерархическим правилам. Но это кое-что говорит нам о вероятном потоке информации в этих частях мозга млекопитающих," сказал Кристоф Кох, Ph.D., Главный научный сотрудник и президент Института исследований мозга Аллена и один из соавторов исследования. "Следующим шагом будет рассмотрение того, как нейроны передают информацию через свою электрическую активность, чтобы подтвердить, что этот паттерн имеет значение."