Хонг-Вей Донг, доцент неврологии в Институте нейровизуализации и информатики Университета Южной Калифорнии имени Марка и Мэри Стивенс, и его коллеги в течение последнего десятилетия рисовали дорожную карту мозга мыши. В их последнем исследовании, опубликованном 20 июня в журнале Nature Neuroscience, изучались связи части мозга, отвечающей за моторное обучение, — спинного полосатого тела, расположенного рядом с передней частью мозга.Ученые вводили флуоресцентные молекулы примерно в 150 структур мозга мыши и использовали микроскоп с высоким разрешением, чтобы задокументировать молекулы, когда они движутся по «клеточным магистралям» мозга, которые должны быть в идеальной форме, чтобы различные части мозга могли общаться и общаться. координировать поведение.
В ранее не исследованном спинном полосатом теле исследователи из USC смогли выделить 29 различных областей, ответственных за такие вещи, как движение глаз, движения рта и лица, а также обработка информации о боли. Они также обнаружили центры, которые координируют сложные движения конечностей.По словам Донга, старшего автора исследования, болезнь Паркинсона, обсессивно-компульсивное расстройство, синдром дефицита внимания и гиперактивности и многие другие двигательные расстройства связаны с соединениями этой области мозга.
Исследователи из лаборатории Донг следовали схемным путям от начала до конца, точно так же, как кто-то может взять клубок пряжи и медленно его распутать.«Это исследование выводит исследователей на новый уровень, помогая им понять, как нарушается мозговая цепь», — сказал Донг. «Раньше дорсальное полосатое тело было огромной вещью. Это почти как сказать кому-то, что они должны навестить вас в Калифорнии.
Куда они должны пойти? Мы действительно сузили круг вопросов — я живу в Северном Голливуде в этом многоквартирном доме. Это поможет людям в будущем, чтобы действительно понять пути развития болезней с конкретными симптомами ».Например, ранние симптомы болезни Хантингтона включают медленное или ненормальное движение глаз и заикание.
По словам Донга, большинство пациентов страдают депрессией и имеют психиатрические проблемы, такие как социальная изоляция и бессонница. Его лаборатория разделила спинное полосатое тело, чтобы ученые могли лучше предсказать проблемные области в этой структуре мозга и сосредоточить свои исследования на них.
«Конечно, люди и мыши разные, но они оба млекопитающие», — сказал Донг. «Самые большие различия заключаются в высокоуровневом познании. Таким образом, мы можем использовать организацию мозга мыши, чтобы понять, как устроен человеческий мозг».В конце концов, большинство научных исследований начинается на уровне мыши.
Понимание мозга мыши имеет решающее значение и потенциально может привести к разработке новых лекарств и медицинских методов лечения.Добавление крупных деталей к исторически базовому атласу мозга
Кора головного мозга является генеральным директором мозга; он регулирует функции высшего порядка, такие как моторное обучение и внимание, через свои связи со структурами мозга, такими как дорсальное полосатое тело, которое исторически разделено всего на четыре области. Сегодня исследователи USC заявили, что они первыми создали наиболее полную карту связей между спинным полосатым телом и корой головного мозга, доступную для любого млекопитающего.«Если у вас одна большая структура, очень сложно определить, какая часть является проблемной», — сказал Хури Хинтирян, ведущий автор и доцент исследования в Лаборатории нейровизуализации Медицинской школы им. Кека при Университете Южной Калифорнии. «Это исследование показывает, что 29 различных частей этой области мозга получают информацию из коры головного мозга.
Мы обеспечиваем структурную основу для исследований, направленных на то, чтобы понять, какая часть мозга что делает».По словам Донга, проект больших данных находится в открытом доступе в Mouse Connectome Project и будет способствовать переходу к точной медицине.
Следующим в списке карт его команды является гиппокамп, который является центром эмоций, памяти и вегетативной нервной системы. Подробный атлас этой области может способствовать дальнейшим исследованиям болезни Альцгеймера.«С помощью нашей карты мозга исследователи могут искать лекарства, специфичные для схем», — сказал Донг. «Теперь мы предоставляем очень четкую карту, чтобы помочь людям проводить исследования стволовых клеток.
Они точно знают, куда положить стволовые клетки».Донг решил нанести на карту мозг мыши, чтобы его лаборатория могла исследовать отдельные нейроны и аксоны, шлюзы к соседним нейронам. Напротив, человеческий мозг выглядел бы пикселизированным, если бы ученые увеличили масштаб, чтобы увидеть детали, необходимые для разработки их подробных карт.
Многие ученые USC используют большие данные, чтобы найти ответы на трудноразрешимые проблемы, такие как болезнь Альцгеймера и посттравматическое стрессовое расстройство. Фактически, в USC находится сеть «Улучшение генетики нейровизуализации с помощью метаанализа» (ENIGMA), объединяющая 190 глобальных организаций.
ENIGMA является домом для крупнейшего в мире проекта по картированию мозга.