Zusammenfassung: Dank einer komplizierten Kartierung von Neurotransmitter-Rezeptoren enthüllten Forscher wichtige Organisationsprinzipien im Gehirn.
Das Team untersuchte das Gehirn von Makaken und lieferte ein tieferes Verständnis dafür, wie unser Gehirn zwischen intern und extern stimulierten Gedanken und Emotionen unterscheidet.
Ihr umfassender Datensatz, der jetzt öffentlich zugänglich ist, bietet einen einzigartigen Einblick in die Mikro- und Makrofunktionen des Gehirns.
Die Ergebnisse versprechen nicht nur, unser Verständnis der normalen Gehirnfunktion zu verbessern, sondern könnten auch als Leitfaden für die Entwicklung neuer Behandlungen dienen, die auf bestimmte Gehirnfunktionen abzielen.
Wichtige Fakten:
- Das Team hat Neurotransmitter-Rezeptoren im Gehirn von Makaken kartiert, ein Durchbruch, der uns helfen könnte zu verstehen, wie das Gehirn zwischen inneren und äußeren Reizen unterscheidet.
- Eine detaillierte Karte dieser „Ampeln“ des Gehirns könnte die Tür zu einem tiefgreifenden Verständnis der Gehirnfunktionen öffnen und möglicherweise als Leitfaden für die Entwicklung neuer Behandlungen dienen.
- Der erstellte umfassende Datensatz, der öffentlich zugänglich gemacht wurde, verknüpft verschiedene Maßstäbe der Neurowissenschaften und könnte dazu beitragen, die Lücke zwischen mikroskopischen und neurowissenschaftlichen Studien zum gesamten Gehirn zu schließen.
Quelle: Universität Bristol
Wissenschaftler haben herausgefunden, dass Rezeptormuster wichtige Organisationsprinzipien im Gehirn definieren.
Ein internationales Forscherteam, das das Gehirn von Makaken untersucht, hat Neurotransmitterrezeptoren entschlüsselt und eine mögliche Rolle bei der Unterscheidung innerer Gedanken und Emotionen von solchen aufgezeigt, die durch äußere Einflüsse erzeugt werden.
Der umfassende Datensatz wurde öffentlich zugänglich gemacht und dient als Brücke zwischen verschiedenen Ebenen der Neurowissenschaften – vom mikroskopischen bis zum gesamten Gehirn.
Der Hauptautor Sean Froudist-Walsh vom Fachbereich Informatik der Universität Bristol erklärte: „Stellen Sie sich das Gehirn als eine Stadt vor. In den letzten Jahren hat sich die Gehirnforschung auf die Erforschung seiner Straßen konzentriert, aber in dieser Forschung haben wir die bisher detaillierteste Karte der Ampeln – der Neurotransmitter-Rezeptoren – erstellt, die den Informationsfluss steuern.
„Wir haben Muster in der Anordnung dieser ‚Ampeln‘ entdeckt, die uns helfen, ihre Funktion in Wahrnehmung, Gedächtnis und Emotionen zu verstehen.
„Es ist, als würde man den Schlüssel zum Verkehrsfluss einer Stadt finden, und es eröffnet spannende Möglichkeiten, zu verstehen, wie das normale Gehirn funktioniert.“
„Potenziell könnten in Zukunft andere Forscher diese Karten nutzen, um mit neuen Medikamenten auf bestimmte Gehirnnetzwerke und -funktionen abzuzielen.
„Ziel unserer Studie war es, die bisher detaillierteste Karte dieser ‚Ampeln‘ zu erstellen.“
Das Team verwendete eine Technik namens In-vitro-Rezeptor-Autoradiographie, um die Dichte von Rezeptoren aus sechs verschiedenen Neurotransmittersystemen in über 100 Gehirnregionen abzubilden.
Um die Muster in diesen riesigen Daten zu finden, verwendeten sie statistische Techniken und moderne bildgebende Verfahren in Kombination mit anatomischem Expertenwissen. Dies ermöglichte es ihnen, die Beziehungen zwischen Rezeptormustern, Gehirnkonnektivität und Anatomie aufzudecken.
Durch das Verständnis der Rezeptororganisation im gesamten Gehirn hofft man, dass neue Studien die Gehirnaktivität, das Verhalten und die Wirkung von Medikamenten besser verknüpfen können.
Da Rezeptoren außerdem die Ziele von Medikamenten sind, könnte die Forschung in Zukunft als Leitfaden für die Entwicklung neuer Behandlungen dienen, die auf bestimmte Gehirnfunktionen abzielen.
Dr. Froudist-Walsh fügte hinzu: „Als nächstes wollen wir diesen Datensatz verwenden, um Computermodelle des Gehirns zu entwickeln.
„Diese vom Gehirn inspirierten neuronalen Netzwerkmodelle werden uns helfen, die normale Wahrnehmung und das Gedächtnis sowie die Unterschiede bei Menschen mit Erkrankungen wie Schizophrenie oder unter dem Einfluss von Substanzen wie „Zauberpilzen“ zu verstehen.
„Wir planen auch, die Erkenntnisse besser über die verschiedenen Arten hinweg zu integrieren – indem wir detaillierte Neurowissenschaften auf Schaltkreisebene, die häufig bei Nagetieren durchgeführt werden, mit der groß angelegten Gehirnaktivität verknüpfen, die beim Menschen beobachtet wird.“
Die Erstellung offen zugänglicher Karten der Rezeptorexpression im gesamten Kortex, die Neuroimaging-Daten integrieren, könnte die artenübergreifende Translation beschleunigen.
„Es wird der neurowissenschaftlichen Gemeinschaft über die EBRAINS-Infrastruktur des Human Brain Project kostenlos zur Verfügung gestellt, sodass es von anderen computergestützten Neurowissenschaftlern genutzt werden kann, die andere biologisch informierte Modelle erstellen wollen“, fügte Nicola Palomero-Gallagher, HBP-Forscherin am Forschungszentrum Jülich, hinzu und leitender Autor des Artikels.
Das globale Forscherteam besteht aus der University of Bristol, der New York University, dem Human Brain Project, dem Forschungszentrum Jülich, der Universität Düsseldorf, dem Child Mind Institute und der Universite Paris Cite.
Über diese Neuigkeiten aus der neurowissenschaftlichen Forschung
Autor: Laura Thomas
Quelle: Universität Bristol
Kontakt: Laura Thomas – Universität Bristol
Bild: Das Bild stammt von Neuroscience News
Ursprüngliche Forschung: Offener Zugang.
„Gradienten der Neurotransmitter-Rezeptor-Expression im Makaken-Cortex“ von Sean Froudist-Walsh et al. Naturneurowissenschaften
Abstrakt
Gradienten der Neurotransmitter-Rezeptor-Expression im Makaken-Kortex
Dynamik und Funktionen neuronaler Schaltkreise hängen von Interaktionen ab, die durch Rezeptoren vermittelt werden. Daher ist eine umfassende Karte der Rezeptororganisation über kortikale Regionen hinweg erforderlich. In dieser Studie verwendeten wir die In-vitro-Rezeptor-Autoradiographie, um die Dichte von 14 Neurotransmitter-Rezeptortypen in 109 Bereichen des Makaken-Kortex zu messen.
Wir haben die Rezeptordaten mit anatomischen, genetischen und funktionellen Konnektivitätsdaten in einen gemeinsamen kortikalen Raum integriert. Wir haben einen Hauptgradienten der Rezeptorexpression pro Neuron entdeckt. Dies steht im Einklang mit der kortikalen Hierarchie vom sensorischen Kortex bis hin zu höheren kognitiven Bereichen.
Ein zweiter Gradient, angetrieben durch Serotonin 5-HT1A Rezeptoren, Peaks im anterioren Cingulat, Standardmodus und Salienznetzwerke. Wir fanden ein ähnliches Muster von 5-HT1A Ausdruck im menschlichen Gehirn. Daher könnte der Makak ein vielversprechendes Translationsmodell für die serotonerge Verarbeitung und Störungen sein.
Die Rezeptorgradienten können eine schnelle und zuverlässige Informationsverarbeitung in sensorischen kortikalen Bereichen und eine langsame, flexible Integration in höheren kognitiven Bereichen ermöglichen.