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迄今最高分辨率大脑“零件清单”绘出,展现人鼠大脑迥异

经过对转录组数据进走统计分析,将单个数据点(每个点代外一个细胞)分构成与细胞外达的 RNA 转录类型相对答的簇,钻研人员发现了人脑颞中回内存在 75 栽分别的细胞类型,包括 6 栽非神经元细胞、24 栽昂扬性细胞和 45 栽按捺性细胞。

神经元所处的皮质层,传统上被认为是神经元联相符性的一个基本特征,所以层状位置的分子标记以前被用来钻研皮层布局。皮质层是在发育过程中按挨次生成的,所以每个神经元的出生日期能够展望其最后的层叠位置。为了确定细胞的层叠位置对细胞类型的展望程度,在这项钻研中钻研人员记录了每个细胞的首源层,并钻研了这是否与基因外达定义的细胞类型分类相关。

以面积和神经元数目计算,人类大脑皮层是幼鼠的 1000 众倍。但在这项最新钻研中,钻研人员采用幼鼠单细胞 RNA 测序数据集做了人鼠大脑皮层对比,钻研中发现的 75 栽人类脑细胞类型在幼鼠大脑中都存在着对答,这一发现与人类基因组计划(human Genome Project)在近 20 年前展现的人类和幼鼠拥有几乎相通数目的基因相通。

这栽对大脑细胞类型的超详细辨识,为挑高吾们对本身大脑的意识奠定了基础,并极大地转折了治疗人类大脑疾病的手段。

钻研人员经过对在特定细胞中基因外达的分析,对来自人类内侧颞回(大脑颞叶的一片面)的近 16,000 个细胞进走分类。这项钻研倚赖于将大脑捐献给科学钻研的尸检布局,以及批准脑部手术的癫痫患者被切除的布局。

除了挑供关于细胞类型和布局的见解外,单细胞分析还使吾们能够洞察细胞类型的进化保守。钻研人员通太甚析从人类和幼鼠大脑皮层搜集的单细胞基因外达数据集,并再次行使聚类分析来识别匹配细胞类型。用这栽手段,钻研人员确定了几乎一切在人类大脑皮层中识别的 75 栽细胞类型,都表现出与幼鼠大脑细胞类型的对答相关(同源性)。

按照大脑细胞的清淡功能(昂扬性、按捺性或非神经元性)、解剖位置、主要类群和特定细胞类型的基因外达特征,每栽细胞类型都有四个片面的名称。这个体系的命名法整相符了众栽新闻模式,这些新闻模式在历史上曾被用来对神经元细胞类型进走分类。

钻研人员行使单核 RNA 测序技术,判定出了人类大脑皮层颞中回内域中 75 栽分别细胞类型, 金坛棋牌经过与幼鼠的相通脑区进走比较, 互乐棋牌钻研人员发现了二者在结议和细胞类型方面的相通性——不过也有很众迥异。这强调了在钻研模式生物之外,澳门葡京在线娱乐场直接钻研人脑的主要性。

图 | 人类和幼鼠对答的大脑细胞类型具有分别的特性, 小牛棋牌尽管大无数基因在两个物栽中外达程度相通(暗点), 金坛棋牌但很众基因在人类(红点)或幼鼠(蓝点)中外达得更高。

在这篇最新钻研论文中,艾伦钻研所的钻研团队经过对从物化后或手术中获得的人脑样本中别离出的单个细胞,进走 RNA 转录程度的分析,克服了这个题目。

“晓畅人类大脑的各个构成片面相等关键。这个清单让吾们能够晓畅幼鼠和人类之间的分别之处和相通之处。这栽理解的最后影响,将为神经体系疾病挑供更益的治疗。”美国国家心境健康钻研所所长 Joshua Gordon 博士说,“最后的现在的将是展现出完善的人脑零件清单。这是一个壮志凌云的现在的,但这篇论文向吾们外明,集结号棋牌这是一项可走的事业。”

幼鼠和人类脑细胞类型的最新比较,为科学家们掀开了一扇大门,他们能够将几十年来啮齿类动物神经科学钻研中获得的知识揣摸到人类大脑钻研中。细胞类型的迥异也特出了人类和啮齿动物之间的关键分别,这能够注释为什么在幼鼠钻研中开发的那么众神经疾病药物对人类不首作用。

该钻研促进了吾们对大脑皮层细胞构成的理解,并展现了人类和幼鼠大脑中区域布局结构之间此前未被识别的迥异。更主要的是,这项钻研展现了一栽新的钻研手段,有镇日能够在很众物栽之间对细胞类型同源性进走彻底的比较。

人类与幼鼠的大脑细胞类型具有对答相关吾们比幼鼠更复杂吗?

分析效果表现,在某些细胞类型中,某些基因的外达与准确的层位相关。然而,钻研人员发现在人类身上几乎一切类型的昂扬性神经元都位于不止一层,这一发现经过对完善布局样本中细胞类型特异性 RNA 转录本的荧光标记得到验证。而这些钻研发现挑衅了永远以来关于大脑皮层神经元细胞类型的离散层状布局的不益看点。

以去的钻研经过测量大脑分别区域的基因外达,以及行使生物新闻学分析来识别主要细胞类别的分子特征,从而深入晓畅大脑的分子结构。现在,这些手段已经经过单细胞基因测序技术得到了扩展,但想要人类大脑别离完善的细胞布局,在技术上仍具有挑衅性,而且很众细胞会在别离过程中丢失。

要做一道新菜,厨师必须选择食材并将它们组相符,以实现分别的口味和质地。同样,成千上万个基因的分别外达组相符创造并维持了大脑中每栽细胞的五花八门的“味道”。

同时,钻研人员也发现,皮层 I-IV 层神经元的众样性在人类皮层中比在幼鼠皮层中更雄厚,而 I-IV 层神经元被认为负责灵长类专有的很众认知方面功能。此外,钻研人员还仔细到,在同源细胞类型中,某些基因在物栽之间的外达是高度可变的。比如,幼胶质细胞是大脑的免疫细胞,在人类和幼鼠的基因外达上外现出最大的迥异,这外明幼胶质细胞在神经免疫杂沓中的作用能够在物栽间存在很大迥异。

本周,《自然》杂志发外了艾伦脑科学钻研所(Allen Institute for Brain Science)的一项新钻研,首次以超高分辨率描绘了人类大脑最详细的“零件清单”,并对比了人类和幼鼠大脑细胞类型迥异。

血清素受体是一栽蛋白质,它能让吾们的神经元对神经递质血清素做出逆答,并在食欲、情感、记忆力、就寝和很众其他主要的大脑功能中首着主导作用。人类和幼鼠分别类型神经元中血清素受体外达的分别,能够注释为什么临床钻研人员很难开发出治疗愁闷症和其他与血清素相关疾病的新疗法:一栽作用于血清素受体的药物对幼鼠的影响能够与对人类的影响专门分别。

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posted @ 19-08-27 01:35 作者:admin 点击量:

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