Das menschliche Gehirn besteht aus ungefähr 86 Milliarden Neuronen oder Nervenzellen. Obwohl es noch viel gibt, wissen wir nicht, wie Neuronen zusammenarbeiten, um Gedanken oder Verhalten anzuregen.
Die vollständige Auflösung neuronaler Identitäten in Bildern des gesamten Gehirns ist eine bedeutende Herausforderung. Aber dank einer neuen Technik entwickelt von Columbia Wissenschaftler ist es möglich, jedes Neuron im Gehirn eines Wurms zu identifizieren.
Die Technik namens NeuroPAL (ein neuronaler polychromatischer Atlas von Landmarken) verwendet genetische Methoden, um zu malen. Neuronen Mit fluoreszierenden Farben können Wissenschaftler jedes Neuron im Nervensystem eines Tieres bestimmen und gleichzeitig das gesamte Nervensystem in Aktion aufzeichnen.
Oliver Hobert, Professor am Department of Biological Sciences in Kolumbien und Hauptforscher am Howard Hughes Medical Institute, sagte: „Es ist erstaunlich, ein Nervensystem in seiner Gesamtheit zu betrachten und zu sehen, was es tut. Die erstellten Bilder sind atemberaubend – eines Nachts erscheinen brillante Farbflecken im Körper des Wurms wie Weihnachtslichter. „“
Wissenschaftler erreichten bei C. elegans umfangreiche aufgelöste neuronale Identitäten.
Um die Studie durchzuführen, erstellten die Wissenschaftler zwei Softwareprogramme: eines, das alle Neuronen in farbenfrohen NeuroPAL-Wurmbildern identifiziert, und ein zweites, das die NeuroPAL-Methode über den Wurm hinausführt, indem es eine optimale Färbung für mögliche Methoden zur Identifizierung jedes Zelltyps oder entwickelt Gewebe in jedem Organismus, der Gentechnik ermöglicht.
Eviatar Yemini, Postdoktorand am Department of Biological Sciences in Columbia und Hauptautor der Studie, sagte: „Wir haben mit NeuroPAL aufgenommen Gehirnbreite Aktivitätsmuster im Wurm und Entschlüsselung des Nervensystems bei der Arbeit. „“
Da die Farben in der DNA des Neurons gefärbt und mit bestimmten Genen verknüpft sind, können die Farben auch verwendet werden, um herauszufinden, ob diese spezifischen Gene in einer Zelle verfügbar sind oder fehlen.
Wissenschaftler berichteten, „Die Neuheit der Technik könnte bald von den Entdeckungen überschattet werden, die sie ermöglicht.“
Yemini sagte: „Durch die Identifizierung von Neuronen oder anderen Zelltypen mit Farbe können Wissenschaftler die Rolle jedes Teils eines biologischen Systems visuell verstehen. Dies bedeutet, dass bei einem Fehler mit dem System festgestellt werden kann, wo der Fehler aufgetreten ist. „“
Zeitschriftenreferenz:
- Eviatar Yemini, Albert Lin, Amin Nejatbakhsh, Erdem Varol, Ruoxi Sun, Gonzalo E. Mena, DT Samuel Aravinthan, Liam Paninski, Vivek Venkatachalam, Oliver Hobert. NeuroPAL: Ein mehrfarbiger Atlas zur neuronalen Identifizierung des gesamten Gehirns bei C. elegans. Cell, 2020; DOI: 10.1016 / j.cell.2020.12.012
