הנוירונים במוח הרבה יותר מגווונים ממה שחשבנו

צוות של חוקרים פיתח שיטה ראשונה לזיהוי תתי-סוגים שונים של נוירונים במוח האנושי. המחקר מניח את היסודות ל”מיפוי” פעילות הגנים במוח האנושי ויכול לעזור לספק הבנה טובה יותר של תפקודי מוח והפרעות, לרבות מחלות כגון אלצהיימר, פרקינסון, סכיזופרניה ודיכאון

צוות של חוקרים פיתח שיטה ראשונה לזיהוי תתי-סוגים שונים של נוירונים במוח האנושי. המחקר מניח את היסודות ל”מיפוי” פעילות הגנים במוח האנושי ויכול לעזור לספק הבנה טובה יותר של תפקודי מוח והפרעות, לרבות מחלות כגון אלצהיימר, פרקינסון, סכיזופרניה ודיכאון.

החוקרים זיהו 16 תתי-סוגים של עצבים בקליפת המוח על ידי בידוד וניתוח הגרעינים ושל תאי מוח אנושיים בודדים. השכבה החיצונית של המוח המכילה את הרקמה העצבית האחראית על התפקודים הקוגניטיביים לרבות זיכרון, קשב וקבלת החלטות. הצוות, בראשות חוקרים באוניברסיטת קליפורניה בסן דייגו, מכון המחקר סקריפס (TSRI) ו-Illumina פרסמו את ממצאיהם בגיליון המקוון ב-24 ביוני של כתב העת Science.

“אנו מספקים מסגרת מאוחדת להתבוננות בנוירונים בודדים ובהשוואתם, אשר תוכל לעזור לנו לגלות כמה סוגים ייחודיים של נוירונים קיימים”, אמר קון ג’אנג, פרופסור לביו-הנדסה Bioengineering באוניברסיטת קליפורניה בסן דייגו והמחבר הראשי של המאמר.

חוקרים יכולים להשתמש בתתי-סוגי העצבים השונים האלה כדי לבנות את מה שג’אנג מכנה “מפת התייחסות” של המוח האנושי – תשתית שתאפשר להבין את ההבדלים בין מוח בריא למוח חולה.

“בעתיד יוכלו חולים עם הפרעות או מומים במוח להיות מאובחנים ומטופלים בהתאם לאופן שבו הם נבדלים ממפת ההתייחסות. זה דומה למה שנעשה עם מפת הגנום האנושי”, אמר ג’אנג.

המחקר החדש משקף את ההבנה הגוברת כי תאי מוח בודדים הם ייחודיים: הם מביעים סוגים שונים של גנים ומבצעים פעולות שונות. כדי להבין טוב יותר את הגיוון הזה, ניתחו החוקרים יותר מ-3,200 נוירונים אנושיים בשישה תחומים בברודמן (Brodmann) אזורים של קליפת המוח המסווגים לפי תפקידי הנוירונים שלהם וסידורם.

באמצעות מאמץ משותף בין-תחומי, פיתח הצוות שיטה חדשה לבודד ולרצף גרעיני תאים בודדים. החוקרים מ- TSRI בראשות הפרופסור למדעי המוח, ג’רולד צ’ון, השיגו את דגימות המוח מגופות של נפטרים והתמקדו בבידוד גרעיני הנוירונים. המעבדה של ג’אנג עבדה עםFluidigm יצרנית שבבים מיקרו פלואידים המאפשרים לחקור תאים בודדים כדי לפתח פרוטוקול לזיהוי ולכימות מולקולות רנ”א של גרעינים עצביים. מדענים בחברת Illumina מסן דייגו הכינו ספריות של רצפי ה- RNA שנוצרו. חוקרים, בראשותו של פרופסור לביוכימיה ואנג ויי באוניברסיטת קליפורניה בסן דייגו, פיתחו אלגוריתמים לזיהוי 16 תתי-סוגים של תאי העצבים מתוך מערכי הנתונים של הריצוף.

החוקרים פיענחו אילו סוגים של גנים היו “מופעלים” בתוך כל גרעין וגילו כי שילובים שונים של 16 תתי-סוגים של תאי עצב נטו, המתגודדים בשכבות בקליפת מוח ובאזורים בברודמן, עוזרים להסביר מדוע אזורים אלה נראים ומתפקדים באופן שונה.

הנוירונים הראו הבדלים רבים בפרופילי התיעתוק שלהם – דפוסי הגנים אשר באו לידי הביטוי באופן פעיל על ידי תאים אלה – חושפים נוירונים בודדים עם מאפיינים משותפים אך גם ייחודיים לכל סוג, המסבירים את ההבדלים בתפקוד התא.

“אנחנו מוצאים דרכים חדשות להבין את אבני הבניין הבסיסיות של המוח”, אמר בלו לייק, חוקר פוסט דוקטורט במעבדה של זאנג ושותף בכתיבת המאמר. “המחקר שלנו פותח את הדלת להתבוננות בדפוסי ביטוי גנים אוניברסליים ובוחן כיצד יש להגדיר סוגי תאים בתוך רקמות בריאות, כאשר המידע יאפשר לזהות גם מה לא נורמלי מבחינת מחלה או הפרעות.”

במחקרים עתידיים, חוקרים שואפים לנתח נוירונים באזורי ברודמן אחרים של המוח ולחקור אילו תתי-נוירונים קיימים באזורים אחרים במוח. הם גם מתכננים לחקור נוירונים שכולם יינטלו ממוח של נפטר אחד כדי לחקור את הגיוון העצבי בין יחידים.

להודעה של החוקרים

למחקר המדעי