2014年4月7日

人类大脑发育图集

坐和包裹与路线图的脑子的例证。 iStock

科学家发布了人类大脑发育中的第一个全面的3D基因表达图集。该资源将有助于揭示自闭症和精神分裂症等脑部疾病的早期根源。

动物研究为脑功能的基本机制提供了见识。但是人脑具有许多独特的品质。例如,一个关键领域是新皮层,即参与行动和思维等高级功能的最外侧大脑区域。啮齿动物的新皮层很光滑。在人类和非人类的灵长类动物中,它都经过精心折叠。还已知新皮层的特定区域在人类和非人类灵长类动物之间有很大差异。

人脑的结构和功能受产前发育过程中基因表达模式的指导。许多精神疾病显示皮质中的基因活性发生了改变,表明该区域在发育过程中发生了有害的变化。但是,我们对发育中的大脑中转录组(何时开启基因以及何时开启基因)的理解是有限的。

在艾伦脑科学研究所的埃德·莱因博士的带领下,研究人员研究了4个完整的捐赠人胎脑,其中2个在怀孕后15至16周,另外2个在怀孕后21周。这项工作是由美国国立卫生研究院国家心理健康研究所(NIMH)和艾妮丝·肯尼迪·施莱佛国家儿童健康与人类发展研究所(NICHD)资助的,这是《人类大脑发育图集》的一部分。该项目旨在在整个大脑发育过程中分析基因表达。第一组结果于2014年4月2日在线发布, 性质.

科学家使用各种基因组和成像技术收集数据。使用薄冰冻切片分析基因表达的区域模式 原位 杂交。定制的微阵列揭示了激光显微切割的大脑区域中的基因表达水平。超高分辨率MRI和扩散张量成像提供了有关大脑的结构信息。科学家将基因活性数据与神经影像数据和解剖学参考图谱结合在一起。

结果为将大脑区域固定到与神经发育障碍和人类特异性脑功能相关的基因提供了有力的映射。在这些结果中,研究人员确定了反映人类,非人类灵长类动物和啮齿动物之间皮层发育差异的转录模式。

莱恩说:“知道基因在大脑中的表达位置可以提供有关其作用的有力线索。” “许多神经精神疾病可能是产前生活中大脑发育异常的结果。在这段时间内,大脑的解剖学精确分子图谱是了解人脑如何正常发育以及可能出问题的第一步。”

镍氢电池负责人Thomas R. Insel博士说:“尽管在成年大脑中与自闭症和精神分裂症相关的许多基因之间没有明确的相互关系,但BrainSpan Atlas揭示了这些不同基因在发育中的大脑中是如何连接的。” 。 “对产前大脑中发生的事情的发现可能会导致生物标志物的开发,这些标志物可用于诊断脑部疾病并将患者与最有可能成功的治疗方案进行匹配。”

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参考文献: 产前人脑的转录景观。 Miller JA,Ding SL,Sunkin SM,Smith KA,Ng L,Szafer A,Ebbert A,Riley ZL,Royal JJ,Aiona K,Arnold JM,Bennet C,Bertagnolli D,Brouner K,Butler S,Caldejon S,Carey A ,Cuhaciyan C,Dalley RA,Dee N,Dolbeare TA,Facer BA,Feng D,Fliss TP,Gee G,Goldy J,Gourley L,Gregor BW,Gu G,Howard RE,Jochim JM,Kuan CL,Lau C,Lee CK,Lee F,Lemon TA,Lesnar P,McMurray B,Mastan N,Mosqueda N,Naluai-Cecchini T,Ngo NK,Nyhus J,Oldre A,Olson E,Parente J,Parker PD,Parry SE,Stevens A,Pletikos M,Reding M,Roll K,Sandman D,Sarreal M,Shapouri S,Shapovalova NV,Shen EH,Sjoquist N,Slaughterbeck CR,Smith M,Sodt AJ,Williams D,ZölleiL,Fischl B,Gerstein MB,Geschwind DH, Glass IA,Hawrylycz MJ,Hevner RF,Huang H,Jones AR,Knowles JA,Levitt P,Phillips JW,Sestan N,Wohnoutka P,Dang C,Bernard A,Hohmann JG,Lein ES。 性质。 2014年4月2日。doi:10.1038 / nature13185。 [Epub提前发行]。 PMID:24695229。

资金: 美国国立卫生研究院国家心理健康研究所(NIMH)和尤妮丝·肯尼迪·施莱佛国家儿童健康与人类发展研究所(NICHD)。