Come hanno costruito la mappa cerebrale

Focus sulle regioni 'a livello di foglia'

L'intuizione chiave alla base della mappa è che il modo più affidabile per confrontare cervelli di specie diverse è partire dal più piccolo dettaglio anatomico possibile. Il team ha ancorato il loro confronto alle suddivisioni più piccole e granulari del cervello, quelle che i neuroscienziati chiamano regioni a livello di foglia .

Mentre le strutture cerebrali più grandi hanno spesso nomi e confini incoerenti tra diversi atlanti, la maggior parte degli atlanti esistenti concorda in modo sorprendente su questi pezzi identificabili più piccoli. Il Professor Mitra ha spiegato l'approccio con una semplice analogia: «Pensate agli stati e alle città. New York City potrebbe essere chiamata New York in un atlante e Nuova Amsterdam in un altro, ma a livello locale tutti sanno esattamente di cosa stai parlando» . Abbinando prima questi mattoni fondamentali, il team ha potuto costruire in modo affidabile corrispondenze tra regioni cerebrali più grandi nelle due specie.

Sintesi sistematica della letteratura

Il team ha analizzato i dati di oltre 100 studi pubblicati, ognuno dei quali utilizzava tecniche come iniezioni di traccianti neurali e mappatura istologica per definire le regioni cerebrali in topi e marmoset . Questa revisione sistematica ha permesso loro di riconciliare le incongruenze tra i molteplici atlanti cerebrali ampiamente utilizzati per entrambe le specie.

Quadro di corrispondenza quantitativa

Utilizzando pipeline computazionali e statistiche implementate in MATLAB, i ricercatori hanno confrontato i profili spaziali, strutturali e di connettività delle regioni a livello di foglia tra topi e marmoset . Hanno stabilito cinque tipi di corrispondenza tra le strutture cerebrali e hanno scoperto che il 43% delle strutture cerebrali a livello di foglia del topo hanno corrispondenze uno a uno con le strutture del marmoset . Le restanti strutture sono specifiche della specie o hanno relazioni più complesse.

Come questa mappa risolve il problema della traduzione

Il divario evolutivo

La sfida centrale è che il cervello del roditore si è separato dalla linea dei primati circa 90 milioni di anni fa . Molti farmaci e scoperte sui circuiti neurali che funzionano nei roditori falliscono negli studi clinici sull'uomo perché, a un livello fondamentale, i cervelli sono cablati in modo diverso.

I marmoset, in quanto primati del Nuovo Mondo, condividono un'architettura cerebrale molto più simile a quella umana. Mappando quali regioni cerebrali del topo hanno omologhi diretti nei marmoset, il nuovo atlante dice ai ricercatori quali aspetti delle neuroscienze basate sui roditori è probabile che siano validi nei primati.

Un ponte pratico per la traduzione

Ecco come i ricercatori possono utilizzare la mappa nella pratica:

• Se una scoperta sui roditori coinvolge una regione cerebrale che corrisponde in modo pulito a una struttura del marmoset (e, per estensione, umana), è un candidato più forte per una traduzione di successo .
• Se una scoperta coinvolge una regione specifica del roditore senza una controparte nei primati, è improbabile che la scoperta sia generalizzabile all'uomo .

Impatto sullo sviluppo di farmaci

La mappa permette ai ricercatori di verificare se un bersaglio farmacologico o una manipolazione dei circuiti neurali che funziona in un modello murino ha una controparte analoga nel cervello di un primate non umano prima di passare a costose sperimentazioni umane. Ciò potrebbe aiutare a dare priorità ai candidati farmaci più promettenti e ridurre l'alto tasso di fallimento dei trattamenti sperimentali che hanno successo nei roditori ma falliscono nell'uomo .

Contesto più ampio

Questa mappa cerebrale tra specie si basa su decenni di lavoro di mappatura cerebrale al CSHL, tra cui il Mouse Brain Architecture Project e i contributi all'atlante di connettività del marmoset Brain/MINDS in Giappone . Fornisce un quadro unificato per confrontare la struttura cerebrale attraverso la linea dei mammiferi.

Per i ricercatori che sviluppano nuovi trattamenti per condizioni neurologiche e psichiatriche, questa mappa offre un controllo della realtà tanto necessario e un modo per concentrare le risorse sui risultati con maggiori probabilità di fare il salto dal topo all'uomo.

Punto chiave

Il 43% delle regioni cerebrali a livello di foglia del topo hanno controparti dirette uno a uno nel cervello del marmoset, secondo l'analisi del team del CSHL . Le regioni rimanenti potrebbero essere adattamenti specifici della specie. Questa mappa tra specie offre ai neuroscienziati uno strumento sistematico per decidere quali risultati dei roditori vale la pena perseguire nei primati e quali sono probabili vicoli ciechi evolutivi per la medicina umana.

Come hanno costruito la mappa cerebrale

Focus sulle regioni 'a livello di foglia'

L'intuizione chiave alla base della mappa è che il modo più affidabile per confrontare cervelli di specie diverse è partire dal più piccolo dettaglio anatomico possibile. Il team ha ancorato il loro confronto alle suddivisioni più piccole e granulari del cervello, quelle che i neuroscienziati chiamano regioni a livello di foglia .

Mentre le strutture cerebrali più grandi hanno spesso nomi e confini incoerenti tra diversi atlanti, la maggior parte degli atlanti esistenti concorda in modo sorprendente su questi pezzi identificabili più piccoli. Il Professor Mitra ha spiegato l'approccio con una semplice analogia: «Pensate agli stati e alle città. New York City potrebbe essere chiamata New York in un atlante e Nuova Amsterdam in un altro, ma a livello locale tutti sanno esattamente di cosa stai parlando» . Abbinando prima questi mattoni fondamentali, il team ha potuto costruire in modo affidabile corrispondenze tra regioni cerebrali più grandi nelle due specie.

Sintesi sistematica della letteratura

Il team ha analizzato i dati di oltre 100 studi pubblicati, ognuno dei quali utilizzava tecniche come iniezioni di traccianti neurali e mappatura istologica per definire le regioni cerebrali in topi e marmoset . Questa revisione sistematica ha permesso loro di riconciliare le incongruenze tra i molteplici atlanti cerebrali ampiamente utilizzati per entrambe le specie.

Quadro di corrispondenza quantitativa

Utilizzando pipeline computazionali e statistiche implementate in MATLAB, i ricercatori hanno confrontato i profili spaziali, strutturali e di connettività delle regioni a livello di foglia tra topi e marmoset . Hanno stabilito cinque tipi di corrispondenza tra le strutture cerebrali e hanno scoperto che il 43% delle strutture cerebrali a livello di foglia del topo hanno corrispondenze uno a uno con le strutture del marmoset . Le restanti strutture sono specifiche della specie o hanno relazioni più complesse.

Come questa mappa risolve il problema della traduzione

Il divario evolutivo

La sfida centrale è che il cervello del roditore si è separato dalla linea dei primati circa 90 milioni di anni fa . Molti farmaci e scoperte sui circuiti neurali che funzionano nei roditori falliscono negli studi clinici sull'uomo perché, a un livello fondamentale, i cervelli sono cablati in modo diverso.

I marmoset, in quanto primati del Nuovo Mondo, condividono un'architettura cerebrale molto più simile a quella umana. Mappando quali regioni cerebrali del topo hanno omologhi diretti nei marmoset, il nuovo atlante dice ai ricercatori quali aspetti delle neuroscienze basate sui roditori è probabile che siano validi nei primati.

Un ponte pratico per la traduzione

Ecco come i ricercatori possono utilizzare la mappa nella pratica:

• Se una scoperta sui roditori coinvolge una regione cerebrale che corrisponde in modo pulito a una struttura del marmoset (e, per estensione, umana), è un candidato più forte per una traduzione di successo .
• Se una scoperta coinvolge una regione specifica del roditore senza una controparte nei primati, è improbabile che la scoperta sia generalizzabile all'uomo .

Impatto sullo sviluppo di farmaci

La mappa permette ai ricercatori di verificare se un bersaglio farmacologico o una manipolazione dei circuiti neurali che funziona in un modello murino ha una controparte analoga nel cervello di un primate non umano prima di passare a costose sperimentazioni umane. Ciò potrebbe aiutare a dare priorità ai candidati farmaci più promettenti e ridurre l'alto tasso di fallimento dei trattamenti sperimentali che hanno successo nei roditori ma falliscono nell'uomo .

Contesto più ampio

Questa mappa cerebrale tra specie si basa su decenni di lavoro di mappatura cerebrale al CSHL, tra cui il Mouse Brain Architecture Project e i contributi all'atlante di connettività del marmoset Brain/MINDS in Giappone . Fornisce un quadro unificato per confrontare la struttura cerebrale attraverso la linea dei mammiferi.

Per i ricercatori che sviluppano nuovi trattamenti per condizioni neurologiche e psichiatriche, questa mappa offre un controllo della realtà tanto necessario e un modo per concentrare le risorse sui risultati con maggiori probabilità di fare il salto dal topo all'uomo.

Punto chiave

Il 43% delle regioni cerebrali a livello di foglia del topo hanno controparti dirette uno a uno nel cervello del marmoset, secondo l'analisi del team del CSHL . Le regioni rimanenti potrebbero essere adattamenti specifici della specie. Questa mappa tra specie offre ai neuroscienziati uno strumento sistematico per decidere quali risultati dei roditori vale la pena perseguire nei primati e quali sono probabili vicoli ciechi evolutivi per la medicina umana.