Различные области мозга должны взаимодействовать друг с другом, чтобы контролировать сложные мысли и поведение, но относительно мало известно о том, как эти области организуются в широкие нейронные сети. В исследовании, опубликованном Cell Press 27 февраля в журнале Cell, исследователи разработали атлас всего мозга мыши, который выявляет сотни нейронных путей в структуре мозга, называемой корой головного мозга. Онлайн-база данных интерактивных изображений с открытым доступом, называемая «Mouse Connectome Project», предоставляет неоценимый ресурс для исследователей, заинтересованных в изучении анатомии и функций корковых сетей по всему мозгу.
"Это исследование является первым комплексным картированием наиболее развитой области мозга млекопитающих: коры головного мозга," говорит старший автор исследования Хун-Вей Донг из Университета Южной Калифорнии в Лос-Анджелесе. "Теперь ученые могут использовать эту анатомическую карту в качестве тестируемой основы для изучения того, как каждая структура способствует общей функции мозга."
Кора головного мозга – самая внешняя слоистая структура нервной ткани в головном мозге – играет ключевую роль в регулировании мыслей, эмоций и поведения у млекопитающих. Хотя ученые нанесли на карту нейронные связи в небольшом масштабе в определенных частях мозга млекопитающих, они не достигли точного понимания того, как кортикальные области организованы в широкие нейронные сети, потому что они использовали лоскутное одеяло из различных методов в разных моделях животных. В результате возникла острая необходимость в тщательных, скрупулезных и последовательных усилиях по картированию нейронных связей, охватывающих всю кору головного мозга млекопитающих.
Чтобы удовлетворить эту потребность, Донг и его команда создали атлас корковых соединений мозга мыши, используя методы нейронного отслеживания. Они вводили флуоресцентные молекулы, видимые под микроскопом, в разные области коры головного мозга мыши. Эти молекулы, которые транспортировались по "сотовые магистрали," помечено около 600 нейронных путей. Исследователи использовали микроскоп высокого разрешения для сканирования срезов мозга и создания базы данных изображений корковых связей.
Когда исследователи проанализировали связи, они обнаружили, что кора головного мозга представляет собой высокоорганизованную сеть, состоящую из восьми подсетей, скоординированная деятельность которых отражает чувства и восприятие животного. Более того, эта информация распределяется между подсетями очень специфическим образом. "Эти результаты ставят под сомнение широко распространенное мнение о том, что кора головного мозга представляет собой единую сеть, в которой все плотно связано со всем остальным," Донг говорит.
Двигаясь вперед, исследователи могут объединить анатомические данные из этой важной модельной системы млекопитающих с большими объемами существующих данных молекулярной генетики, чтобы идентифицировать фундаментальные типы нервных клеток, что является важной целью инициативы NIH BRAIN, которая является частью нового президентского акцента, направленного на революция в нашем понимании человеческого мозга. "Определение анатомической организации всего мозга станет фундаментальным и захватывающим шагом на пути к раскрытию структурных основ функционирования мозга и его дисфункции при неврологических расстройствах," Донг говорит.