उन्होंने यह ब्रेन मैप कैसे बनाया?

'लीफ-लेवल' क्षेत्रों पर ध्यान

इस मानचित्र के पीछे मुख्य अंतर्दृष्टि यह है कि विभिन्न प्रजातियों के दिमाग की तुलना करने का सबसे विश्वसनीय तरीका शारीरिक विवरण के सबसे छोटे संभव स्तर से शुरू करना है। टीम ने अपनी तुलना दिमाग के सबसे छोटे, सबसे दानेदार उपविभागों पर केंद्रित की, जिन्हें तंत्रिका वैज्ञानिक लीफ-लेवल क्षेत्र कहते हैं ।

जहाँ बड़े मस्तिष्क संरचनाओं के नाम और सीमाएँ अक्सर अलग-अलग एटलस में असंगत होती हैं, वहीं अधिकांश मौजूदा एटलस इन सबसे छोटे पहचाने जाने योग्य टुकड़ों पर उल्लेखनीय रूप से सहमत होते हैं। प्रोफेसर मित्रा ने एक सरल उदाहरण के साथ इस दृष्टिकोण को समझाया: "राज्यों और शहरों के बारे में सोचिए। न्यूयॉर्क शहर को एक एटलस में न्यूयॉर्क और दूसरे में न्यू एम्सटर्डम कहा जा सकता है, लेकिन स्थानीय स्तर पर हर कोई जानता है कि आप किसके बारे में बात कर रहे हैं" । पहले इन बुनियादी बिल्डिंग ब्लॉक्स का मिलान करके, टीम फिर दोनों प्रजातियों में बड़े मस्तिष्क क्षेत्रों के बीच विश्वसनीय रूप से पत्राचार स्थापित कर सकी।

व्यवस्थित साहित्य संश्लेषण

टीम ने 100 से अधिक प्रकाशित अध्ययनों के डेटा का विश्लेषण किया, जिनमें से प्रत्येक में चूहों और मार्मोसेट्स में मस्तिष्क क्षेत्रों को परिभाषित करने के लिए न्यूरल ट्रेसर इंजेक्शन और हिस्टोलॉजिकल मैपिंग जैसी तकनीकों का उपयोग किया गया था । इस व्यवस्थित समीक्षा ने उन्हें दोनों प्रजातियों के लिए कई व्यापक रूप से उपयोग किए जाने वाले ब्रेन एटलस के बीच विसंगतियों को दूर करने की अनुमति दी।

मात्रात्मक पत्राचार ढांचा

MATLAB में लागू कम्प्यूटेशनल और सांख्यिकीय पाइपलाइनों का उपयोग करके, शोधकर्ताओं ने चूहों और मार्मोसेट्स में लीफ-लेवल क्षेत्रों के स्थानिक, संरचनात्मक और कनेक्टिविटी प्रोफाइल की तुलना की । उन्होंने मस्तिष्क संरचनाओं के बीच पांच प्रकार के पत्राचार स्थापित किए, और पाया कि चूहे के 43% लीफ-लेवल मस्तिष्क संरचनाओं का मार्मोसेट संरचनाओं के साथ एक-से-एक पत्राचार है । शेष संरचनाएं या तो प्रजाति-विशिष्ट हैं या उनके अधिक जटिल संबंध हैं।

यह मैप अनुवाद की समस्या को कैसे हल करता है?

विकासवादी अंतर

मुख्य चुनौती यह है कि रॉडेंट का दिमाग लगभग 9 करोड़ साल पहले प्राइमेट वंश से अलग हो गया था । कई दवाएं और तंत्रिका सर्किट निष्कर्ष जो रॉडेंट में आशाजनक दिखते हैं, वे मानव नैदानिक परीक्षणों में विफल हो जाते हैं क्योंकि, एक बुनियादी स्तर पर, दिमाग अलग तरह से जुड़े होते हैं।

मार्मोसेट, एक नई दुनिया का प्राइमेट होने के नाते, मनुष्यों के साथ अधिक समान मस्तिष्क संरचना साझा करता है। यह नया एटलस यह मैप करके कि चूहे के कौन से मस्तिष्क क्षेत्रों में मार्मोसेट में प्रत्यक्ष समजात (होमोलॉग) हैं, शोधकर्ताओं को बताता है कि रॉडेंट-आधारित तंत्रिका विज्ञान के कौन से पहलू प्राइमेट में सच होने की संभावना है।

एक व्यावहारिक अनुवाद पुल

शोधकर्ता इस मानचित्र का व्यावहारिक उपयोग इस प्रकार कर सकते हैं:

• यदि रॉडेंट निष्कर्ष में एक मस्तिष्क क्षेत्र शामिल है जो स्पष्ट रूप से मैप होता है मार्मोसेट (और विस्तार से, मानव) संरचना से, तो यह सफल अनुवाद के लिए एक मजबूत उम्मीदवार है ।
• यदि निष्कर्ष में रॉडेंट-विशिष्ट क्षेत्र शामिल है जिसका कोई प्राइमेट समकक्ष नहीं है, तो इस निष्कर्ष के मनुष्यों पर लागू होने की संभावना नहीं है ।

दवा विकास पर प्रभाव

यह मानचित्र शोधकर्ताओं को यह जांचने की अनुमति देता है कि क्या कोई दवा लक्ष्य या तंत्रिका सर्किट हेरफेर जो चूहे के मॉडल में काम करता है, महंगे मानव परीक्षणों पर जाने से पहले एक गैर-मानव प्राइमेट मस्तिष्क में एक समान समकक्ष है। इससे सबसे आशाजनक दवा उम्मीदवारों को प्राथमिकता देने और उन प्रायोगिक उपचारों की उच्च विफलता दर को कम करने में मदद मिल सकती है जो रॉडेंट में सफल होते हैं लेकिन मनुष्यों में विफल हो जाते हैं ।

व्यापक संदर्भ

यह क्रॉस-स्पीशीज़ ब्रेन मैप CSHL में दशकों के मस्तिष्क-मैपिंग कार्य पर आधारित है, जिसमें माउस ब्रेन आर्किटेक्चर प्रोजेक्ट और जापान में ब्रेन/माइंड्स मार्मोसेट कनेक्टिविटी एटलस में योगदान शामिल है । यह स्तनधारी वंश में मस्तिष्क संरचना की तुलना के लिए एक एकीकृत ढांचा प्रदान करता है।

न्यूरोलॉजिकल और मनोरोग स्थितियों के लिए नए उपचार विकसित करने वाले शोधकर्ताओं के लिए, यह मानचित्र एक आवश्यक वास्तविकता जांच प्रदान करता है — और संसाधनों को उन निष्कर्षों पर केंद्रित करने का एक तरीका जो चूहे से मनुष्य तक की छलांग लगाने की सबसे अधिक संभावना रखते हैं।

मुख्य निष्कर्ष

CSHL टीम के विश्लेषण के अनुसार, चूहे के 43% लीफ-लेवल मस्तिष्क क्षेत्रों का मार्मोसेट मस्तिष्क में सीधे एक-से-एक समकक्ष है । शेष क्षेत्र प्रजाति-विशिष्ट अनुकूलन हो सकते हैं। यह क्रॉस-स्पीशीज़ मैप तंत्रिका वैज्ञानिकों को यह तय करने के लिए एक व्यवस्थित उपकरण देता है कि कौन से रॉडेंट निष्कर्ष प्राइमेट में आगे बढ़ाने लायक हैं — और कौन से मानव चिकित्सा के लिए विकासवादी मृत अंत होने की संभावना है।

उन्होंने यह ब्रेन मैप कैसे बनाया?

'लीफ-लेवल' क्षेत्रों पर ध्यान

इस मानचित्र के पीछे मुख्य अंतर्दृष्टि यह है कि विभिन्न प्रजातियों के दिमाग की तुलना करने का सबसे विश्वसनीय तरीका शारीरिक विवरण के सबसे छोटे संभव स्तर से शुरू करना है। टीम ने अपनी तुलना दिमाग के सबसे छोटे, सबसे दानेदार उपविभागों पर केंद्रित की, जिन्हें तंत्रिका वैज्ञानिक लीफ-लेवल क्षेत्र कहते हैं ।

जहाँ बड़े मस्तिष्क संरचनाओं के नाम और सीमाएँ अक्सर अलग-अलग एटलस में असंगत होती हैं, वहीं अधिकांश मौजूदा एटलस इन सबसे छोटे पहचाने जाने योग्य टुकड़ों पर उल्लेखनीय रूप से सहमत होते हैं। प्रोफेसर मित्रा ने एक सरल उदाहरण के साथ इस दृष्टिकोण को समझाया: "राज्यों और शहरों के बारे में सोचिए। न्यूयॉर्क शहर को एक एटलस में न्यूयॉर्क और दूसरे में न्यू एम्सटर्डम कहा जा सकता है, लेकिन स्थानीय स्तर पर हर कोई जानता है कि आप किसके बारे में बात कर रहे हैं" । पहले इन बुनियादी बिल्डिंग ब्लॉक्स का मिलान करके, टीम फिर दोनों प्रजातियों में बड़े मस्तिष्क क्षेत्रों के बीच विश्वसनीय रूप से पत्राचार स्थापित कर सकी।

व्यवस्थित साहित्य संश्लेषण

टीम ने 100 से अधिक प्रकाशित अध्ययनों के डेटा का विश्लेषण किया, जिनमें से प्रत्येक में चूहों और मार्मोसेट्स में मस्तिष्क क्षेत्रों को परिभाषित करने के लिए न्यूरल ट्रेसर इंजेक्शन और हिस्टोलॉजिकल मैपिंग जैसी तकनीकों का उपयोग किया गया था । इस व्यवस्थित समीक्षा ने उन्हें दोनों प्रजातियों के लिए कई व्यापक रूप से उपयोग किए जाने वाले ब्रेन एटलस के बीच विसंगतियों को दूर करने की अनुमति दी।

मात्रात्मक पत्राचार ढांचा

MATLAB में लागू कम्प्यूटेशनल और सांख्यिकीय पाइपलाइनों का उपयोग करके, शोधकर्ताओं ने चूहों और मार्मोसेट्स में लीफ-लेवल क्षेत्रों के स्थानिक, संरचनात्मक और कनेक्टिविटी प्रोफाइल की तुलना की । उन्होंने मस्तिष्क संरचनाओं के बीच पांच प्रकार के पत्राचार स्थापित किए, और पाया कि चूहे के 43% लीफ-लेवल मस्तिष्क संरचनाओं का मार्मोसेट संरचनाओं के साथ एक-से-एक पत्राचार है । शेष संरचनाएं या तो प्रजाति-विशिष्ट हैं या उनके अधिक जटिल संबंध हैं।

यह मैप अनुवाद की समस्या को कैसे हल करता है?

विकासवादी अंतर

मुख्य चुनौती यह है कि रॉडेंट का दिमाग लगभग 9 करोड़ साल पहले प्राइमेट वंश से अलग हो गया था । कई दवाएं और तंत्रिका सर्किट निष्कर्ष जो रॉडेंट में आशाजनक दिखते हैं, वे मानव नैदानिक परीक्षणों में विफल हो जाते हैं क्योंकि, एक बुनियादी स्तर पर, दिमाग अलग तरह से जुड़े होते हैं।

मार्मोसेट, एक नई दुनिया का प्राइमेट होने के नाते, मनुष्यों के साथ अधिक समान मस्तिष्क संरचना साझा करता है। यह नया एटलस यह मैप करके कि चूहे के कौन से मस्तिष्क क्षेत्रों में मार्मोसेट में प्रत्यक्ष समजात (होमोलॉग) हैं, शोधकर्ताओं को बताता है कि रॉडेंट-आधारित तंत्रिका विज्ञान के कौन से पहलू प्राइमेट में सच होने की संभावना है।

एक व्यावहारिक अनुवाद पुल

शोधकर्ता इस मानचित्र का व्यावहारिक उपयोग इस प्रकार कर सकते हैं:

• यदि रॉडेंट निष्कर्ष में एक मस्तिष्क क्षेत्र शामिल है जो स्पष्ट रूप से मैप होता है मार्मोसेट (और विस्तार से, मानव) संरचना से, तो यह सफल अनुवाद के लिए एक मजबूत उम्मीदवार है ।
• यदि निष्कर्ष में रॉडेंट-विशिष्ट क्षेत्र शामिल है जिसका कोई प्राइमेट समकक्ष नहीं है, तो इस निष्कर्ष के मनुष्यों पर लागू होने की संभावना नहीं है ।

दवा विकास पर प्रभाव

यह मानचित्र शोधकर्ताओं को यह जांचने की अनुमति देता है कि क्या कोई दवा लक्ष्य या तंत्रिका सर्किट हेरफेर जो चूहे के मॉडल में काम करता है, महंगे मानव परीक्षणों पर जाने से पहले एक गैर-मानव प्राइमेट मस्तिष्क में एक समान समकक्ष है। इससे सबसे आशाजनक दवा उम्मीदवारों को प्राथमिकता देने और उन प्रायोगिक उपचारों की उच्च विफलता दर को कम करने में मदद मिल सकती है जो रॉडेंट में सफल होते हैं लेकिन मनुष्यों में विफल हो जाते हैं ।

व्यापक संदर्भ

यह क्रॉस-स्पीशीज़ ब्रेन मैप CSHL में दशकों के मस्तिष्क-मैपिंग कार्य पर आधारित है, जिसमें माउस ब्रेन आर्किटेक्चर प्रोजेक्ट और जापान में ब्रेन/माइंड्स मार्मोसेट कनेक्टिविटी एटलस में योगदान शामिल है । यह स्तनधारी वंश में मस्तिष्क संरचना की तुलना के लिए एक एकीकृत ढांचा प्रदान करता है।

न्यूरोलॉजिकल और मनोरोग स्थितियों के लिए नए उपचार विकसित करने वाले शोधकर्ताओं के लिए, यह मानचित्र एक आवश्यक वास्तविकता जांच प्रदान करता है — और संसाधनों को उन निष्कर्षों पर केंद्रित करने का एक तरीका जो चूहे से मनुष्य तक की छलांग लगाने की सबसे अधिक संभावना रखते हैं।

मुख्य निष्कर्ष

CSHL टीम के विश्लेषण के अनुसार, चूहे के 43% लीफ-लेवल मस्तिष्क क्षेत्रों का मार्मोसेट मस्तिष्क में सीधे एक-से-एक समकक्ष है । शेष क्षेत्र प्रजाति-विशिष्ट अनुकूलन हो सकते हैं। यह क्रॉस-स्पीशीज़ मैप तंत्रिका वैज्ञानिकों को यह तय करने के लिए एक व्यवस्थित उपकरण देता है कि कौन से रॉडेंट निष्कर्ष प्राइमेट में आगे बढ़ाने लायक हैं — और कौन से मानव चिकित्सा के लिए विकासवादी मृत अंत होने की संभावना है।