Neuer Atlas kann helfen, die Geheimnisse des menschlichen Gehirns zu lösen

Die genetischen Unterschiede zwischen normalen und abnormalen menschlichen Gehirnen können eines Tages von einem "Gehirn-Atlas" Wissenschaftler verfeinern ermittelt werden.

Die Wissenschaftler haben hochauflösende Karten von Genaktivitäten im Erwachsenen menschlichen Gehirn basierend auf die komplette Gehirne von zwei Männern sowie eine Halbkugel aus ein Dritter Mann Gehirn, all das Gewebe gesund, wenn die Männer starben zusammengestellt. Die Forscher machen ihre Daten frei zugängliche Online-Studien der Funktion des normalen und abnormalen menschlichen Gehirns unterstützen.

"Allein diese Daten halten nicht alle Antworten für das Verständnis der Funktionsweise des Gehirns oder was sind die genetischen Grundlagen von Krankheiten," Forscher Ed Lein, Neurowissenschaftler an Allen Institut für Hirnforschung in Seattle, sagte LiveScience. "Wir hoffen jedoch, dass sie im menschlichen Gehirnforschung zum Verständnis des Gehirns Komplexchemie und zelluläre Make-up, was geht schief bei der Krankheit und wie am besten zu entwerfen und testen Behandlungen für Krankheit als Katalysator dienen."

Wo und wann Gene aktiv sind oder im Gehirn ausgedrückt ein titanic Unterfangen ist zu identifizieren. In der Tat, seit das menschliche Genom vollständig vor fast einem Jahrzehnt sequenziert wurde, haben Forscher bemüht, was genau jedes Gen tun könnte, mit großem Interesse konzentrierte sich auf keine Gene im Zusammenhang mit dem Gehirn zu identifizieren.

Die größte Herausforderung, wenn es darum geht, das menschliche Gehirn ist die Tatsache, dass es den leistungsfähigsten Computer bekannt ist. Es besteht aus etwa 100 Milliarden Neuronen mit etwa 1 Billiarde (1000000 Milliarden) Verbindungen Verkabelung diese Zellen zusammen, und jede Verbindung oder Synapse löst in der Regel etwa 10-Mal pro Sekunde.

Seit ein paar Jahren haben Wissenschaftler sehr detaillierte Karten von denen Gene im Gehirn Maus ausgedrückt werden besessen, aber Karten seines menschlichen Pendants waren relativ ungenau bis jetzt, aufgrund teilweise um das Tausendfache Unterschied in der Größe und der Schwierigkeiten bei der menschliche Gehirne für die Analyse. [Siehe Bilder von 3D Gehirnscheiben]

Die drei Männer Gehirne wurden zuerst mit der funktionellen Magnetresonanztomographie (fMRI), deren genaue anatomische Details erfassen gescannt. Die Forscher dann das Gehirn in viele kleine Scheiben schneiden und chemisch analysiert Genaktivitäten innerhalb von etwa 900 konkrete Bereiche.

"Dieser Prozess ist sehr arbeitsintensiv und dauert etwa neun Monate eine einzelne Gehirn verarbeiten", sagte Lein. "Wir sind derzeit dabei, weitere Exemplare zu analysieren."

Genaktivitäten war bemerkenswert ähnlich zwischen den zwei komplette Gehirnen. Dies suggeriert einen starken zugrunde liegenden gemeinsamen genetischen Bauplan für das menschliche Gehirn.

Etwa die Hälfte aller Gene im Gehirn aktiv sind schlecht untersucht worden, sagte Lein. "Die Tatsache, dass so viele der Gene Gehirn ausgedrückt gut charakterisierten nicht wurden bedeutet, dass es riesige Hohlräume in unserem Verständnis wie Gene beziehen sich auf die ordnungsgemäße Funktion des Gehirns," sagte er. "Viele dieser Gene werden in hoch selektive Weise verwendet – insbesondere Strukturen und Zelltypen – und diese Karte wir haben bieten funktionelle Vorhersagen zu katalysieren eine Welle der neuen Forschung in molekulare Hirnforschung."

Als die Forscher auf den Neocortex, die das Zentrum der höheren geistigen Funktionen des Menschen ist konzentriert, fanden sie, dass Gen-Aktivität weitgehend einheitlich mit es war. Dennoch unterschiedliche Muster wurden in den Bereichen verknüpft mit den Sinnen und bewussten Bewegungen gesehen, und höherer Aktivität in den Frontallappen, verbunden mit Verhalten, Planung, lernen und Persönlichkeit gesehen wurde.

Der neue Atlas ermöglicht auch Gehirn Vergleiche zwischen Menschen und anderen Tieren wie Mäusen und Affen, die Forscher helfen sehen, wie Hirnforschung auf Labortiere kann oder möglicherweise nicht reflektieren die conditio humana. Als solche kann es beleuchten, ob Medikamente zur Behandlung von psychischer Störungen gemeint eigentlich oder nicht funktionieren.

"Offensichtlich einseitig in Zukunft menschliche Gehirn Profilierung ist, um in Richtung zunehmend zellulären Feinauflösung, bis hin zu einzelnen Zellen im Gehirn," sagte Lein. "Ein weiterer Hauptrichtung soll beginnen, Vergleich normales Gen Expressionsmuster mit denen in neurologische und neuropsychiatrische Erkrankungen um beschleunigen unser Verständnis wie solche Krankheiten im Gehirn entfalten und vielversprechende Wege für die Entwicklung neuer Therapien zu identifizieren."

Die Wissenschaftler beschreiben ihre Ergebnisse in der 20 September-Ausgabe der Zeitschrift Nature.

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