Het werk waar ik vorig jaar over schreef maakt deel uit van het $3 miljard kostende Brain Research through Advancing Innovative Neurotechnologies (BRAIN) Initiative, gelanceerd in 2013. In dit project, geleid door het Allen Institute for Brain Science, dat een serie hersenatlassen heeft ontwikkeld, zijn onderzoekers werken aan de ontwikkeling van een onderdelenlijst die de enorme hoeveelheid cellen in het menselijk brein gedetailleerd beschrijft door individuele cellen te sequencen om naar genexpressie te kijken. Tot nu toe hebben ze meer dan 3.000 soorten hersencellen geïdentificeerd, en ze verwachten er nog veel meer te vinden naarmate ze een groter deel van de hersenen in kaart brengen.
De conceptkaart is gebaseerd op hersenweefsel van slechts twee donoren. De komende jaren zal het team monsters van honderden anderen toevoegen.
Het in kaart brengen van de soorten cellen in de hersenen lijkt een eenvoudige taak, maar dat is het niet. Het eerste struikelblok is de beslissing hoe een celtype moet worden gedefinieerd. Seth Ament, een neurowetenschapper aan de Universiteit van Maryland, geeft zijn studenten in de neurowetenschappen graag een overzicht van alle verschillende manieren waarop hersencellen kunnen worden gedefinieerd: door hun morfologie, of door de manier waarop de cellen vuren, of door hun activiteit gedurende een bepaalde periode. gedrag. . Maar genexpressie zou wel eens de Rosetta Stone kunnen zijn waar hersenonderzoekers naar op zoek waren, zegt hij: ‘Als je naar cellen kijkt vanuit het perspectief van alleen de genen die erbij betrokken zijn, komt het vrijwel één-op-één overeen met al die andere genen. soorten celeigenschappen.” Het is de meest indrukwekkende ontdekking uit alle celatlassen, voegt hij eraan toe.
Ik ging er altijd van uit dat het doel van al deze atlassen was om de hersenen beter te begrijpen. Maar Jeff Lichtman, een neurowetenschapper aan de Harvard Universiteit, denkt niet dat ‘begrijpen’ het juiste woord is. Hij vergelijkt het proberen het menselijk brein te begrijpen met het proberen New York te begrijpen. Het is onmogelijk. “Miljoenen dingen gebeuren tegelijkertijd, en alles werkt en interacteert op verschillende manieren”, zegt hij. “Het is te ingewikkeld.”
Maar zoals dit laatste werk laat zien, is het mogelijk om het menselijk brein tot in ondraaglijk detail te beschrijven. “Het hebben van een bevredigende beschrijving betekent simpelweg dat als ik naar de hersenen kijk, ik niet langer verrast ben”, zegt Lichtman. Die dag is nog ver weg. De gegevens die Lichtman en zijn collega’s deze week hebben vrijgegeven, zaten vol verrassingen – en er wachten er nog veel meer om ontdekt te worden.
Nog iets
De baanbrekende AI-tool AlphaFold, die eiwitstructuren voorspelt op basis van hun genetische sequentie, heeft zojuist een upgrade gekregen, meldt James O’Donnell. Nu kan de tool interacties tussen moleculen voorspellen.
Lees meer uit de Tech Review-archieven
In 2013 rapporteerde Courtney Humphries over de ontwikkeling van BigBrain, een atlas van het menselijk brein gebaseerd op MRI-beelden van ruim 7.000 hersenschijfjes.
En in 2017 hebben we het Atlas of Human Cells-project, dat tot doel heeft alle cellen van het menselijk lichaam te categoriseren, aangemerkt als een revolutionaire technologie. Dat project loopt nog steeds.