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Um grupo de cientistas internacionais mapeou a composição genética, celular e estrutural do cérebro humano e do cérebro dos primatas não humanos. Esta compreensão da estrutura cerebral, conseguida através do financiamento através do National Institutes of Health’s Pesquisa cerebral por meio do avanço de neurotecnologias inovadoras®, ou The BRAIN Initiative®, permite um conhecimento mais profundo da base celular da função e disfunção cerebral, ajudando a preparar o caminho para uma nova geração de terapêutica de precisão para pessoas com transtornos mentais e outros distúrbios do cérebro. As descobertas aparecem em um compêndio de 24 artigos em todo o mundo. Ciência, Avanços da Ciênciae Medicina Translacional Científica.
“Mapear a paisagem celular do cérebro é um passo crítico para a compreensão de como este órgão vital funciona na saúde e na doença”, disse Joshua A. Gordon, MD, Ph.D., diretor do Instituto Nacional de Saúde Mental. “Esses novos atlas celulares detalhados do cérebro humano e do cérebro de primatas não humanos oferecem uma base para o desenvolvimento de novas terapias que podem atingir células cerebrais específicas e circuitos envolvidos em distúrbios cerebrais”.
Os 24 artigos desta última coleção da BRAIN Initiative Cell Census Network (BICCN) detalham a diversidade excepcionalmente complexa de células no cérebro humano e no cérebro de primatas não humanos. Os estudos identificam semelhanças e diferenças na forma como as células são organizadas e como os genes são regulados no cérebro humano e no cérebro dos primatas não humanos. Por exemplo:
- Três artigos da coleção apresentam o primeiro atlas de células do cérebro humano adulto, mapeando a paisagem transcricional e epigenômica do cérebro. O transcriptoma é o conjunto completo de leituras genéticas em uma célula, que contém instruções para a produção de proteínas e outros produtos celulares. O epigenoma refere-se a modificações químicas no DNA e nos cromossomos de uma célula que alteram a forma como a informação genética da célula é expressa.
- Em outro artigo, uma comparação das propriedades celulares e moleculares do cérebro humano e de vários cérebros de primatas não humanos (cérebros de chimpanzé, gorila, macaco e sagui) revelou semelhanças claras nos tipos, proporções e organização espacial das células no córtex cerebral. de humanos e primatas não humanos. O exame da expressão genética das células corticais entre as espécies sugere que mudanças relativamente pequenas na expressão genética na linhagem humana levaram a mudanças na fiação neuronal e na função sináptica que provavelmente permitiram maior plasticidade cerebral em humanos, apoiando a capacidade do cérebro humano de se adaptar, aprender. e mudar.
- Um estudo que explorou como as células variam em diferentes regiões do cérebro em saguis encontrou uma ligação entre as propriedades das células do cérebro adulto e as propriedades dessas células durante o desenvolvimento. A ligação sugere que a programação do desenvolvimento está incorporada nas células quando estas são formadas e mantidas na idade adulta e que algumas propriedades celulares observáveis num adulto podem ter a sua origem muito cedo na vida. Esta descoberta pode levar a novos insights sobre o desenvolvimento e funcionamento do cérebro ao longo da vida.
- Uma exploração da anatomia e fisiologia dos neurônios na camada mais externa do neocórtex – parte do cérebro envolvida em funções de ordem superior, como cognição, comandos motores e linguagem – revelou diferenças no cérebro humano e no cérebro do rato que sugerem que esta região pode ser um ponto crítico evolutivo, com mudanças nos humanos refletindo as maiores demandas de regulação dos circuitos cerebrais mais complexos dos humanos.
O objetivo central do BICCN, um esforço inovador para compreender a composição celular do cérebro, é desenvolver um inventário abrangente das células do cérebro – onde estão, como se desenvolvem, como funcionam em conjunto e como regulam a sua atividade. – para compreender melhor como os distúrbios cerebrais se desenvolvem, progridem e são melhor tratados.
“Este conjunto de estudos representa um marco histórico no esclarecimento da complexidade do cérebro humano no nível celular”, disse John Ngai, Ph.D., diretor da NIH BRAIN Initiative. “As colaborações científicas forjadas através do BICCN estão impulsionando o campo a um ritmo exponencial; o progresso – e as possibilidades – têm sido simplesmente de tirar o fôlego.”
O censo dos tipos de células cerebrais no cérebro humano e no cérebro de primatas não humanos apresentado nesta coleção de artigos serve como um passo fundamental para o desenvolvimento dos tratamentos cerebrais do futuro. As descobertas também prepararam o terreno para a Rede Cell Atlas da Iniciativa BRAIN, um projeto transformador que, juntamente com outros dois projetos de grande escala – a Iniciativa BRAIN Connectivity Across Scales e o Armamentarium for Precision Brain Cell Access – visa revolucionar a pesquisa em neurociência. iluminando os princípios fundamentais que regem a base do circuito do comportamento e informando novas abordagens para o tratamento de distúrbios cerebrais humanos.
Edição especial do Censo de Células Cerebrais da Science: https://www.science.org/toc/science/382/6667
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