Як створювалася карта мозку

Фокус на 'листкових' регіонах

Ключовою ідеєю, що лежить в основі карти, є те, що найнадійніший спосіб порівнювати мозок різних видів — починати з найменшого можливого рівня анатомічних деталей. Команда зосередила своє порівняння на найменших, найбільш гранульованих підрозділах мозку, які нейробіологи називають 'листковими' регіонами .

Хоча більші структури мозку часто мають неузгоджені назви та межі в різних атласах, більшість існуючих атласів напрочуд добре узгоджуються щодо цих найменших ідентифікованих шматочків. Професор Мітра пояснив підхід простою аналогією: «Подумайте про штати та міста. Нью-Йорк може називатися Нью-Йорком в одному атласі та Нью-Амстердамом в іншому, але на місцевому рівні всі точно знають, про що ви говорите» . Встановивши відповідність цих фундаментальних будівельних блоків спочатку, команда змогла надійно побудувати відповідності між більшими ділянками мозку двох видів.

Систематичний синтез літератури

Команда проаналізувала дані з понад 100 опублікованих досліджень, кожне з яких використовувало такі методи, як ін'єкції нейронних трасерів та гістологічне картування для визначення ділянок мозку у мишей та мармозеток . Цей систематичний огляд дозволив їм узгодити розбіжності між кількома широко використовуваними атласами мозку для обох видів.

Кількісна рамка відповідності

Використовуючи обчислювальні та статистичні конвеєри, реалізовані в MATLAB, дослідники порівняли просторові, структурні та коннективні профілі 'листкових' регіонів у мишей та мармозеток . Вони встановили п'ять типів відповідності між структурами мозку та виявили, що 43% 'листкових' структур мозку миші мають прямі відповідники у структурі мармозетки . Інші структури є або видоспецифічними, або мають складніші зв'язки.

Як ця карта вирішує проблему перенесення

Еволюційний розрив

Основна проблема полягає в тому, що мозок гризуна відокремився від лінії приматів приблизно 90 мільйонів років тому . Багато ліків і нейронних схем, які демонструють перспективність у гризунів, зазнають невдачі в клінічних випробуваннях на людях, тому що на фундаментальному рівні мозок працює по-іншому.

Мармозетки, як примати Нового Світу, мають набагато більш подібну архітектуру мозку з людиною. Зіставляючи, які ділянки мозку миші мають прямі гомологи у мармозеток, новий атлас підказує дослідникам, які аспекти нейронауки, заснованої на гризунах, імовірно, будуть вірними і для приматів.

Практичний місток для перенесення результатів

Ось як дослідники можуть використовувати карту на практиці:

• Якщо результат, отриманий на гризуні, стосується ділянки мозку, яка чітко відображається на структуру мармозетки (а отже, і людини), то це сильніший кандидат для успішного перенесення .
• Якщо результат стосується ділянки, специфічної для гризуна, яка не має аналога у приматів, то такий результат, швидше за все, не буде застосовним до людини .

Вплив на розробку ліків

Карта дозволяє дослідникам перевіряти, чи має препарат-мішень або маніпуляція з нейронними схемами, які працюють на мишачій моделі, аналогічний аналог у мозку нелюдського примата, перш ніж переходити до дорогих випробувань на людях. Це може допомогти визначити пріоритетність найбільш перспективних кандидатів на ліки та зменшити високий рівень невдач експериментальних методів лікування, які успішно діють на гризунах, але не працюють на людях .

Ширший контекст

Ця крос-видова карта мозку спирається на десятиліття роботи з картування мозку в CSHL, включаючи Проєкт архітектури мозку миші (Mouse Brain Architecture Project) та внесок у атлас коннективності мозку мармозетки Brain/MINDS в Японії . Вона забезпечує уніфіковану структуру для порівняння структури мозку в лінії ссавців.

Для дослідників, які розробляють нові методи лікування неврологічних та психічних захворювань, ця карта пропонує необхідну перевірку реальністю — і спосіб зосередити ресурси на результатах, які з найбільшою ймовірністю здійснять стрибок від миші до людини.

Ключовий висновок

43% 'листкових' ділянок мозку миші мають прямі аналоги в мозку мармозетки, згідно з аналізом команди CSHL . Інші ділянки можуть бути видоспецифічними адаптаціями. Ця крос-видова карта дає нейробіологам систематичний інструмент, щоб вирішувати, які результати досліджень на гризунах варто досліджувати на приматах — а які, ймовірно, є еволюційними глухими кутами для людської медицини.

Як створювалася карта мозку

Фокус на 'листкових' регіонах

Ключовою ідеєю, що лежить в основі карти, є те, що найнадійніший спосіб порівнювати мозок різних видів — починати з найменшого можливого рівня анатомічних деталей. Команда зосередила своє порівняння на найменших, найбільш гранульованих підрозділах мозку, які нейробіологи називають 'листковими' регіонами .

Хоча більші структури мозку часто мають неузгоджені назви та межі в різних атласах, більшість існуючих атласів напрочуд добре узгоджуються щодо цих найменших ідентифікованих шматочків. Професор Мітра пояснив підхід простою аналогією: «Подумайте про штати та міста. Нью-Йорк може називатися Нью-Йорком в одному атласі та Нью-Амстердамом в іншому, але на місцевому рівні всі точно знають, про що ви говорите» . Встановивши відповідність цих фундаментальних будівельних блоків спочатку, команда змогла надійно побудувати відповідності між більшими ділянками мозку двох видів.

Систематичний синтез літератури

Команда проаналізувала дані з понад 100 опублікованих досліджень, кожне з яких використовувало такі методи, як ін'єкції нейронних трасерів та гістологічне картування для визначення ділянок мозку у мишей та мармозеток . Цей систематичний огляд дозволив їм узгодити розбіжності між кількома широко використовуваними атласами мозку для обох видів.

Кількісна рамка відповідності

Використовуючи обчислювальні та статистичні конвеєри, реалізовані в MATLAB, дослідники порівняли просторові, структурні та коннективні профілі 'листкових' регіонів у мишей та мармозеток . Вони встановили п'ять типів відповідності між структурами мозку та виявили, що 43% 'листкових' структур мозку миші мають прямі відповідники у структурі мармозетки . Інші структури є або видоспецифічними, або мають складніші зв'язки.

Як ця карта вирішує проблему перенесення

Еволюційний розрив

Основна проблема полягає в тому, що мозок гризуна відокремився від лінії приматів приблизно 90 мільйонів років тому . Багато ліків і нейронних схем, які демонструють перспективність у гризунів, зазнають невдачі в клінічних випробуваннях на людях, тому що на фундаментальному рівні мозок працює по-іншому.

Мармозетки, як примати Нового Світу, мають набагато більш подібну архітектуру мозку з людиною. Зіставляючи, які ділянки мозку миші мають прямі гомологи у мармозеток, новий атлас підказує дослідникам, які аспекти нейронауки, заснованої на гризунах, імовірно, будуть вірними і для приматів.

Практичний місток для перенесення результатів

Ось як дослідники можуть використовувати карту на практиці:

• Якщо результат, отриманий на гризуні, стосується ділянки мозку, яка чітко відображається на структуру мармозетки (а отже, і людини), то це сильніший кандидат для успішного перенесення .
• Якщо результат стосується ділянки, специфічної для гризуна, яка не має аналога у приматів, то такий результат, швидше за все, не буде застосовним до людини .

Вплив на розробку ліків

Карта дозволяє дослідникам перевіряти, чи має препарат-мішень або маніпуляція з нейронними схемами, які працюють на мишачій моделі, аналогічний аналог у мозку нелюдського примата, перш ніж переходити до дорогих випробувань на людях. Це може допомогти визначити пріоритетність найбільш перспективних кандидатів на ліки та зменшити високий рівень невдач експериментальних методів лікування, які успішно діють на гризунах, але не працюють на людях .

Ширший контекст

Ця крос-видова карта мозку спирається на десятиліття роботи з картування мозку в CSHL, включаючи Проєкт архітектури мозку миші (Mouse Brain Architecture Project) та внесок у атлас коннективності мозку мармозетки Brain/MINDS в Японії . Вона забезпечує уніфіковану структуру для порівняння структури мозку в лінії ссавців.

Для дослідників, які розробляють нові методи лікування неврологічних та психічних захворювань, ця карта пропонує необхідну перевірку реальністю — і спосіб зосередити ресурси на результатах, які з найбільшою ймовірністю здійснять стрибок від миші до людини.

Ключовий висновок

43% 'листкових' ділянок мозку миші мають прямі аналоги в мозку мармозетки, згідно з аналізом команди CSHL . Інші ділянки можуть бути видоспецифічними адаптаціями. Ця крос-видова карта дає нейробіологам систематичний інструмент, щоб вирішувати, які результати досліджень на гризунах варто досліджувати на приматах — а які, ймовірно, є еволюційними глухими кутами для людської медицини.