Рецепторные паттерны мозга разделяют сенсорные и когнитивные сети
Международная группа исследователей, изучая мозг макак, составила карту нейромедиаторных рецепторов. Это выявило их потенциальную роль в разделении внутренних мыслей и эмоций от тех, что генерируются внешними стимулами. Было обнаружено, что паттерны рецепторов определяют ключевые организационные принципы в мозге.
Всеобъемлющий набор данных стал общедоступным, выступая в качестве моста, связывающего разные масштабы нейронауки — от микроскопического до уровня целого мозга. Статья «Gradients of neurotransmitter receptor expression in the macaque cortex» опубликована в Nature Neuroscience.
Ведущий автор Шон Фраудист-Уолш из Департамента компьютерных наук Бристольского университета пояснил: «Представьте мозг как город. В последние годы исследования мозга были сосредоточены на изучении его дорог, но в этой работе мы создали самую детальную на сегодня карту светофоров — нейромедиаторных рецепторов, — которые контролируют поток информации.
Мы обнаружили закономерности в расположении этих "светофоров", которые помогают нам понять их функцию в восприятии, памяти и эмоциях. Это как найти ключ к транспортному потоку города, и это открывает захватывающие возможности для понимания работы нормального мозга.
В будущем другие исследователи, возможно, смогут использовать эти карты для нацеливания новых лекарств на конкретные сети и функции мозга. Наша цель состояла в том, чтобы создать самую подробную карту этих "светофоров"».
Команда использовала метод in-vitro receptor autoradiography для картирования плотности рецепторов шести различных нейромедиаторных систем в более чем 100 областях мозга.
Чтобы найти закономерности в этом обширном массиве данных, они применили статистические методы и современные нейровизуализационные технологии в сочетании с экспертными анатомическими знаниями. Это позволило раскрыть взаимосвязи между паттернами рецепторов, связностью мозга и анатомией.
Понимание организации рецепторов в мозге, как надеются исследователи, позволит в новых работах лучше связать активность мозга, поведение и действие лекарств.
Более того, поскольку рецепторы являются мишенями для лекарств, это исследование в будущем может направлять разработку новых методов лечения, нацеленных на конкретные функции мозга.
Доктор Фраудист-Уолш добавил: «Далее мы планируем использовать этот набор данных для создания вычислительных моделей мозга. Эти вдохновленные мозгом модели нейронных сетей помогут нам понять нормальное восприятие и память, а также различия у людей с такими состояниями, как шизофрения, или под воздействием веществ, таких как "волшебные грибы".
Мы также планируем лучше интегрировать данные, полученные на разных видах, — связать детальную нейронауку на уровне цепей, которую часто проводят на грызунах, с крупномасштабной мозговой активностью, наблюдаемой у людей».
Создание открыто доступных карт экспрессии рецепторов в коре, интегрирующих данные нейровизуализации, может ускорить перенос результатов между видами.
«Они становятся свободно доступными для нейробиологического сообщества через инфраструктуру EBRAINS проекта Human Brain Project, чтобы их могли использовать другие вычислительные нейробиологи, стремящиеся создавать биологически обоснованные модели», — добавила Никола Паломеро-Галлахер, исследователь HBP в Forschungszentrum Jülich и старший автор статьи.
В глобальную команду исследователей вошли учёные из Бристольского университета, Нью-Йоркского университета, проекта Human Brain Project, Исследовательского центра Юлиха, Университета Дюссельдорфа, Института детского разума и Университета Париж Сите.