Brain Atlas: Penelitian ambisius dapat menghasilkan pemahaman baru tentang demensia

Perkiraan waktu membaca: 3-4 menit

WASHINGTON — Dengan memeriksa otak manusia pada tingkat sel secara lebih rinci dibandingkan sebelumnya, para ilmuwan telah mengidentifikasi sejumlah besar jenis sel – lebih dari 3.300 – yang mengisi organ-organ kita yang paling kompleks, menciptakan sebuah atlas yang dapat membantu menentukan dasar seluler dari gangguan neurologis. penyakit. dan memfasilitasi pengobatan baru.

Ambisi yang diungkapkan pada hari Kamis ini juga menguji persamaan dan perbedaan antara otak manusia dan primata lainnya – simpanse, gorila, monyet rhesus, dan kera – menyoroti beberapa faktor yang memisahkan kita dari kerabat evolusioner dan menjadikan kita benar-benar manusia.

Karya ini dipresentasikan dalam 21 penelitian yang diterbitkan di Science dan dua jurnal lainnya, dan didukung oleh Cell Count Network Consortium dari BRAIN Initiative pemerintah AS.

Otak manusia itu kompleks dalam kegunaannya—penginderaan, gerakan, membaca, menulis, berbicara, berpikir, dan banyak lagi—dan keragaman selulernya.

Sel saraf – atau sel saraf – adalah unit dasar otak, yang menerima masukan sensorik, menyampaikan perintah ke otot, dan meneruskan sinyal listrik. Otak terdiri dari sekitar 100 miliar neuron, selain sejumlah besar sel non-neuronal. Semua ini disusun menjadi ratusan struktur otak berbeda yang mengatur berbagai fungsi.

Penelitian ini mengidentifikasi 3.313 jenis sel, hampir 10 kali lebih banyak dari yang diketahui sebelumnya, serta serangkaian gen lengkap yang digunakan oleh setiap jenis sel sambil memetakan distribusi regionalnya di otak.

“Atlas sel-sel otak secara keseluruhan menyediakan substrat seluler untuk segala hal yang dapat kita lakukan sebagai manusia,” kata ahli saraf Ed Lin dari Allen Institute for Brain Science yang berbasis di Seattle, salah satu peneliti.

Jenis sel yang berbeda memiliki karakteristik yang berbeda dan kemungkinan terkena dampak penyakit yang berbeda, kata Lin.

Yang mengejutkan adalah bahwa keragaman seluler terkonsentrasi di bagian otak yang lebih tua secara evolusioner – otak tengah dan otak belakang – dibandingkan neokorteks, yang bertanggung jawab atas fungsi kognitif yang lebih tinggi termasuk pembelajaran, pengambilan keputusan, persepsi sensorik, memori, dan bahasa. .

Penyakit yang berhubungan dengan otak, seperti penyakit Alzheimer, penyakit Parkinson, dan sklerosis lateral amiotrofik, merupakan beberapa penyakit yang paling tidak dapat disembuhkan.

“Sebagian besar penyakit otak masih belum ada obatnya atau bahkan obatnya, dan atlas ini harus menjadi dasar untuk mempercepat kemajuan dalam memahami dasar seluler penyakit secara rinci dan menargetkan terapi generasi mendatang,” kata Lin.

Para peneliti telah memetakan perubahan genetik dan jenis sel otak yang terkait dengan penyakit Alzheimer – jenis demensia yang paling umum – dan berbagai gangguan neurologis dan kejiwaan termasuk skizofrenia, gangguan bipolar, dan depresi berat.

Mereka mengkonfirmasi adanya hubungan antara mikroglia – sejenis sel kekebalan di otak – dan penyakit Alzheimer, dan mengungkap hubungan antara jenis sel saraf tertentu di otak dan skizofrenia, penyakit mental parah yang ditandai dengan terputusnya hubungan dengan kenyataan.

Selain itu, para peneliti mencari ciri-ciri khusus manusia dengan membandingkan korteks temporal – area neokorteks yang terkait dengan pemahaman bahasa, di antara fungsi kognitif yang lebih tinggi lainnya – pada manusia dan kerabat evolusi terdekat kita, seperti simpanse dan gorila.

Meskipun organisasi selulernya serupa, beberapa gen ditemukan berfungsi secara berbeda pada manusia dibandingkan pada dua spesies lainnya, termasuk beberapa gen yang terlibat dalam komunikasi saraf.

“Ini berarti ada percepatan spesialisasi neuron kortikal pada manusia yang dapat berkontribusi pada perbedaan fungsi sirkuit kortikal dan kemampuan kognitif kita yang berbeda,” kata Trygve Bakken, ahli saraf di Allen Institute.

Lin menambahkan bahwa modifikasi molekuler yang terjadi pada jenis sel tertentu pada manusia dibandingkan dengan simpanse dan gorila kemungkinan besar memengaruhi cara mereka “terhubung bersama – atau fleksibilitas koneksi tersebut – dan mungkin menjadi bagian penting yang membuat otak manusia istimewa.”

Para ilmuwan memperkirakan masih banyak kemajuan yang harus dicapai dalam penelitian otak.

“Kami baru mulai menentukan kompleksitas otak manusia,” kata salah satu peneliti lainnya, Ping Ren, direktur Pusat Epigenetika Universitas California, San Diego. “Diperlukan lebih banyak pekerjaan untuk memahami sepenuhnya keragaman, keragaman, dan fungsi struktur dan fungsi otak.”

×

Cerita ilmiah terkini