Beynin Gizli Bağlantılarını Bilim Adamları Haritaladı

Beyin haritasının gizli bağlantilerini RNA barkodları kullanarak haritalamak için bilim adamları tarafından yapılan bir araştırma, nörolojik hastalıkların daha detectionu ve hedefe yönelik tedavisine kapı açabilecek bir đột pháya işaret ediyor. Illinois Üniversitesi Urbana-Champaign'den Boxuan Zhao liderliğindeki bir ekip, nöronları moleküler "barkodlar" ile etiketleyerek beyin hücrelerinin nasıl bağlandığını haritalamak için yeni bir yöntem geliştirdi. Bu teknik, beyin haritalamasını bir dizileme görevine dönüştürerek, geleneksel yaklaşımlardan daha hızlı ve daha ölçeklenebilir hale getiriyor.

Bilim adamları, bu yöntemi kullanarak fare beyinlerinde binlerce nöronal bağlantıları tek-sinaps précizliği ile haritalayabildiler. Bu, nörolojik hastalıkların nasıl geliştiği ve beyin ağlarının nasıl organize edildiği hakkında daha derin bir anlayışa yol açabilir. Ayrıca, Alzheimer hastalığı gibi hastalıkların erken detectionu ve hedefe yönelik tedavisine de yardımcı olabilir. Zhao, "Beyni bir bilgisayar gibi düşünüyoruz. Merkezi işlem biriminin devrelerini bilmek zorundasınız. Bağlantıları bilmiyorsanız, işlevini anlayamazsınız, optimize edemezsiniz veya bir şey bozulduğunda onaramazsınız. Beyne aynı şekilde yaklaşıyoruz" dedi.

Connectome-seq adlı bu yeni platform, her nörona benzersiz bir RNA "barkod" atar. Özel proteinler bu barkodları nöronun ana gövdesinden sinapseye, iki nöronun buluştuğu noktaya taşır. Araştırmacılar daha sonra bu sinapsları izole eder ve yüksek-hızlı dizileme kullanarak hangi barkod çiftlerinin birlikte bulunduğunu okur. Bu, hangi nöronların doğrudan bağlandığını gösterir ve bilim adamlarının büyük ölçekli ağları haritalamasına olanak tanır. Zhao, "Nöronal bağlantı sorununu bir dizileme sorununa çevirdik. Birçok balon düşünün. Her bir balonun ana gövdesinde benzersiz barkod etiketleri vardır ve bazıları ipin sonuna gider. İki balon ipin sonundaki düğümde birleşirse, iki barkod da bu düğümde buluşur" dedi.

Connectome-seq kullanarak, ekip fare beyinlerindeki 1.000'den fazla nöronu haritalayabildi. Analiz, previously bilinmeyen bağlantı kalıplarını ortaya çıkardı, bunların arasında yetişkin beyinde previously bilinmeyen bağlantıları olan hücre tipleri arasında doğrudan bağlantılar vardı. Zhao, "Laboratuvarımızda zaten yapılan iyileştirmelerle, fare beyinlerinin tamamını haritalamak için daha da iyileştirebileceğimize eminiz" dedi. Bu teknoloji, nörodejeneratif hastalıklar, psikiyatrik koşullar ve diğer beyin bozuklukları araştırmalarını hızlandırabilir. Bilim adamları, sağlıklı bireylerle farklı hastalık aşamalarındaki bireylerin beyin bağlantılarını karşılaştırarak, nöronal devrelerdeki erken değişiklikleri tespit edebilir.

Zhao, "Dizileme tabanlı yaklaşımlar, zamanı ve maliyeti azaltır, bu da farklı beyinlerdeki farklılıkları görmek için gerçekten mümkün kılar. Bağlantıların nerede değiştiğini, beynin en savunmasız kısımlarının nerede olduğunu, belki de semptomlar ortaya çıkmadan önce görebiliriz" dedi. "Örneğin, Alzheimer hastalığının tüm kademeli felaketini başlatan zayıf bağlantıyı nerede yakalayabilirsek, bu bağlantıları güçlendirebilir miyiz? Hastalığın ilerlemesini yavaşlatabilir veya durdurabilir miyiz?" Araştırma, Stanford Üniversitesi'nden Wu Tsai Neurosciences Institute'in Neuro-omics Initiative hibesi ve Elsa U. Pardee Foundation ile Edward Mallinckrodt Jr. Foundation'dan fonla desteklenmiştir.