В мозгу человека миллиарды нейронов, и ученые хотят знать, как они связаны. Лаборатория Колд-Спринг-Харбор (CSHL) Алле Дэвис и Максин Харрисон, профессор нейробиологии Энтони Задор и его коллеги Сяоинь Чен и Ю-Чи Сун опубликовали новый метод в журнале Nature Neuroscience для определения связей с помощью генетических тегов. Их метод, названный BARseq2, маркирует клетки мозга короткими последовательностями РНК, называемыми "штрих-коды," позволяя исследователям отслеживать тысячи мозговых цепей одновременно.
Многие инструменты картирования мозга позволяют нейробиологам исследовать несколько отдельных нейронов за раз, например, вводя в них краситель. Чен, постдок лаборатории Задора, объясняет, чем их инструмент, BARseq, отличается:
"Идея здесь в том, что вместо того, чтобы маркировать каждый нейрон флуоресцентным красителем, мы заполняем его уникальной последовательностью РНК, и мы называем это штрих-кодом РНК. Вы можете упорядочить штрих-код, чтобы прочитать, куда этот нейрон посылает свою проекцию. Вы можете пометить десятки тысяч нейронов одновременно, и вы все равно сможете различить, какой аксон от какого нейрона идет."
Последнее поколение этого инструмента, названного BARseq2, добавляет шаг для анализа пары десятков естественных нейронных генов с помощью химического секвенирования, аналогичного тому, который используется для подсветки искусственных штрих-кодов РНК. Чен говорит:
"Эти различия в экспрессии генов обычно отражают то, что делают эти нейроны. Например, если нейрон экспрессирует определенные рецепторы, вы сможете реагировать на все, что получают эти рецепторы. Таким образом, по сравнению с кем-либо, у кого нет этих рецепторов, они по-разному реагируют на определенные сигналы."
BARseq2 объединяет структуру и функции мозга. Сан, бывший техник-исследователь в лаборатории Задора, а теперь аспирант Нью-Йоркского университета, сравнивает мозг с автомобилем. Чтобы по-настоящему понять, как работает автомобиль, "вы смотрите на все аспекты, от физических и электрических свойств до того, как каждая деталь соединяется вместе. Точно так же, чтобы понять, как работает мозг, вы должны посмотреть на все различные аспекты каждого нейрона, включая расположение каждого нейрона в мозге, экспрессию генов и связь с другими нейронами."
Этот проект является частью мультиинституциональной работы, финансируемой Национальным институтом здравоохранения (NIH) сети переписи клеток BRAIN Initiative, по составлению атласа каждой клетки в мозге человека, мыши и нечеловеческих приматов. Эта работа позволит ученым разобраться в том, как мы формируем сложное поведение, и даст исследователям новые инструменты для лечения заболеваний мозга.