211service.com
Ny hjärnkartläggningsteknik fångar varje koppling mellan neuroner
Den mänskliga hjärnan är bland universums största kvarvarande okända territorier. Och som med vilket mystiskt land som helst, börjar hemligheten med att förstå det med en bra karta.
Neuroforskare har nu tagit ett stort steg mot målet att kartlägga sambanden mellan neuroner i hjärnan med hjälp av bitar av genetiskt material för att streckkoda varje enskild hjärncell. Tekniken, som kallas MAP-seq, kan hjälpa forskare att studera störningar som autism och schizofreni i oöverträffad detalj.
Vi har grunden för en helt ny teknik med en gazillion tillämpningar, säger Anthony Zador, en neuroforskare vid Cold Spring Harbor Laboratory som kom på tekniken.
Nuvarande metoder för att kartlägga neuronala anslutningar, känd som hjärnans connectome, förlitar sig vanligtvis på fluorescerande proteiner och mikroskop för att visualisera celler, men de är mödosamma och har svårt att följa anslutningarna mellan många neuroner samtidigt.
Vi har grunden för en helt ny teknik med en gazillion applikationer.
MAP-seq fungerar genom att först skapa ett bibliotek av virus som innehåller randomiserade RNA-sekvenser. Denna blandning injiceras sedan i hjärnan och ungefär ett virus kommer in i varje neuron i injektionsområdet, vilket ger varje cell en unik RNA-streckkod. Hjärnan skivas sedan och tärnas i ordnade sektioner för bearbetning. En DNA-sekvenserare läser RNA-streckkoderna och forskare skapar en anslutningsmatris som visar hur enskilda neuroner ansluter till andra delar av hjärnan.
Den nyligen publicerade studien, som visas på torsdag i tidskriften Nervcell , följer de vidsträckta utgående anslutningarna från 1 000 musneuroner i en hjärnregion som kallas locus coeruleus för att visa att tekniken fungerar. Men Zador säger att resultaten faktiskt förenar tidigare motstridiga fynd om hur dessa neuroner ansluter över hjärnan.
Justus Kebschull, som arbetade med Zador för att utveckla MAP-seq, säger att tekniken blir bättre. Vi kartlägger nu 100 000 celler åt gången, på en vecka, i ett experiment, säger han. Det var tidigare bara möjligt om du satte en din av arbete i.
Både autism och schizofreni ses som störningar som kan uppstå från dysfunktionell hjärnanslutning. Det finns kanske hundratals genetiska mutationer som kan förändra hjärnans ledningar något när den utvecklas. Vi tittar på musmodeller där något är smutsigt. Och nu när metoden är så snabb kan vi titta på många musmodeller, säger Kebschull. Genom att jämföra hjärnans kretsar hos möss med olika kandidatgener för autism, förväntar sig forskarna att de kommer att få ny insikt om tillståndet.
Jag tycker att det är en fantastisk metod som har mycket utrymme att växa, säger Je Hyuk Lee, molekylärbiolog vid Cold Spring Harbor Laboratory, som inte var en del av MAP-seq-studien. Även om andra grupper har använt liknande streckkoder för att studera individuella skillnader mellan celler, visste ingen om streckkoderna skulle kunna resa längs neuronala anslutningar över hjärnan. Det hade givits men aldrig visats, speciellt inte i den här skalan, säger Lee.
Zador säger att från och med nu är hans labb det enda som streckkodar hjärnan, men han hoppas att andra kommer att börja använda MAP-seq för att kartlägga hjärnans kretsar. Eftersom kostnaden för sekvensering fortsätter att sjunka, kan vi tänka oss att göra detta snabbt och billigt, sa han. Det kan alltså inte dröja länge innan en komplett karta över hjärnan är redo för sin första utforskare att använda.