Los neurocientíficos del Instituto Allen se han acercado un paso más a la comprensión de la lista completa de tipos de células en el cerebro. En el estudio más completo de este tipo hasta la fecha, publicado hoy en la portada de la revista Naturaleza , los investigadores clasificaron las células de la corteza, la capa más externa y el centro cognitivo del cerebro, en 133 diferentes "tipos de células" en función de los genes que las células encienden y apagan.
La clasificación, basada en 15 años de trabajo en el Instituto Allen, descubrió muchos tipos raros de células cerebrales y sentó las bases para revelar nuevas funciones de dos de esos tipos raros de neuronas. El estudio capturó información célula por célula de partesde la corteza del ratón que participan en la visión y el movimiento.
Los científicos están muy lejos de comprender cómo el cerebro de los mamíferos hace lo que hace. Ni siquiera saben completamente de qué está hecho: los diferentes tipos de células cerebrales. A lo que se enfrentan los neurocientíficos en su trabajo es similar a intentarrecrear una comida deliciosa y compleja, no solo sin conocer los ingredientes y la receta que se utilizó para prepararla, sino incluso sin tener una manera de describir muchos de esos ingredientes.
En el nuevo estudio, los investigadores encontraron una forma de describir esos ingredientes mediante el análisis de los genes de casi 24,000 de los 100 millones de células cerebrales del ratón, creando una lista de 133 tipos de células. Debido a que el estudio capturó la actividad de decenas deMiles de genes de tantas células y está casi completo para la visión y las regiones motoras en el estudio, las otras regiones de la corteza probablemente seguirán reglas de organización similares, dijeron los investigadores.
"Este es, con mucho, el análisis más completo y más profundo de cualquier región de la corteza en cualquier especie. Ahora podemos decir que entendemos las reglas de distribución para su lista de partes", dijo Hongkui Zeng, Ph.D., Director Ejecutivo de Ciencia Estructurada en el Instituto Allen para la Ciencia del Cerebro, una división del Instituto Allen, y autor principal del estudio. "Con todos estos datos en la mano, podemos comenzar a aprender nuevos principios sobre cómo está organizado el cerebro.- y en última instancia, cómo funciona "
en un documento adjunto, también publicado hoy en Naturaleza y dirigidos por investigadores del Campus de Investigación Janelia del Instituto Médico Howard Hughes, los neurocientíficos utilizaron la clasificación basada en genes e información adicional sobre la forma de las neuronas para descubrir dos nuevos tipos de neuronas involucradas en el movimiento. Luego, los investigadores midieron la actividad deestas neuronas diferentes en ratones en movimiento, y descubrieron que un tipo está involucrado en la planificación de movimientos, mientras que el otro tipo funciona para activar el movimiento en sí mismo.
"La expresión génica es una forma muy eficiente de llegar a los tipos de células, y eso es realmente lo que el esfuerzo del Instituto Allen es el núcleo", dijo Karel Svoboda, Ph.D. de Janelia, quien dirigió el estudio de neuronas motoras junto con Michael Economo, Ph.D., y también es coautor del estudio de tipos de células ". El estudio de la corteza motora es la primera salva en un tipo diferente de clasificación de tipos de células, donde la información de expresión génica, la información estructural y las mediciones de la actividad neuronal sonreunidos para hacer declaraciones sobre la función de tipos de células específicas en el cerebro ".
Examinando 24,000 células para entender el cerebro
La corteza de los mamíferos se considera la principal región del cerebro que controla la función cognitiva, y es mucho más grande en los humanos que en la mayoría de los otros mamíferos. Muchos investigadores creen que comprender la composición de esta compleja pero ordenada región del cerebro nos ayudará a comprender qué hace que los mamíferoscerebros especiales, o lo que hace que nuestros cerebros sean exclusivamente humanos. Los investigadores del Instituto Allen también están trabajando para definir la "lista de ingredientes" para el resto de la corteza del ratón, aunque esperan que muchas de las reglas de organización que han identificado en esteel estudio será válido en toda la región y el conocimiento obtenido de la corteza del ratón constituye la base para comprender la corteza humana a través de estudios comparativos.
Aunque hay muchas formas de entender qué hace que un tipo de célula sea diferente de otra: su forma, cómo envía señales eléctricas y cómo esas señales se traducen en las muchas funciones del cerebro, solo la expresión génica se presta para estudiar decenas de milesde celdas, una celda a la vez, de manera integral.
"Es solo a través de los avances recientes en tecnología que podemos medir la actividad de tantos genes en una sola célula", dijo Bosiljka Tasic, Ph.D., Director Asociado de Genética Molecular en el Instituto Allen para la Ciencia del Cerebro y primer autoren el estudio de los tipos de células: "En última instancia, también estamos trabajando para estudiar no solo la expresión génica, sino muchas de las otras propiedades de las células, incluida su función, que es la más difícil de alcanzar, la más difícil de definir".
El estudio del tipo de células dirigido por el Instituto Allen se basó en un estudio similar, más pequeño, completado en 2016, que examinó alrededor de 1,600 células de la parte del cerebro del procesamiento visual del ratón. Aumentando el número de células en su análisis en casi 15veces y expandirse a una segunda región de la corteza cerebral permitió a los investigadores crear un catálogo de tipos de células más completo y refinado.
"Cuando vemos no solo los tipos de células que las personas han identificado antes, sino varios nuevos que aparecen en los datos, es realmente emocionante para nosotros", dijo Zeng. "Es como si pudiéramos poner todos losdiferentes piezas del rompecabezas juntas y de repente ven la imagen completa "
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Materiales proporcionado por Instituto Allen . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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