Die detaillierteste Karte des menschlichen Gehirns in der Geschichte

Wissenschaftler haben die bisher detaillierteste Karte des menschlichen Gehirns im Erwachsenenalter veröffentlicht und damit die Anordnung und Funktion von 3.300 verschiedenen Gehirnzelltypen aufgezeigt.

Purkinje-Zellen, große Nervenzellen im Kleinhirn, befinden sich im hinteren und unteren Bereich des Gehirns. Foto: Steve Gschmeissner/Science Photo Library — Purkinje-Zellen, große Nervenzellen im Kleinhirn, befinden sich im hinteren und unteren Bereich des Gehirns. Foto: *Steve Gschmeissner/Science Photo Library*

Die neue Studie, die menschliche Gehirnzellen kartiert, wurde am 12. Oktober in 21 Artikeln in drei Fachzeitschriften veröffentlicht : Science, Science Advances und Science Translational Medicine . „Es ist nicht nur ein Atlas, sondern er eröffnet ein völlig neues Forschungsfeld, in dem man die Gehirne von Tieren mit extrem hoher zellulärer Auflösung untersuchen kann, was zuvor nicht möglich war“, sagte Ed Lein, Neurowissenschaftler am Allen Institute for Brain Science und Hauptautor von fünf der Artikel.

Die neue Studie ist Teil eines großen Projekts der US National Institutes of Health (NIH), das 2017 begonnen wurde, um die Gehirne von Mäusen, Menschen und nicht-menschlichen Primaten zu katalogisieren.

Die kartierten Zellen umfassten Neuronen – Gehirnzellen, die über elektrische und chemische Signale kommunizieren – und etwa die gleiche Anzahl anderer Zellen. Das Gehirn eines Erwachsenen enthält ungefähr 86 Milliarden Neuronen, plus/minus 8 Milliarden, und etwa 84 Milliarden andere Zellen.

Das Team nutzte die Transkriptomik, um die gesamte RNA in jeder Zelle zu erfassen. RNA ist ein genetisches Molekül, das die Anweisungen für die Herstellung von Proteinen und andere wichtige Prozesse enthält. Mithilfe der Epigenetik untersuchten sie außerdem die chemischen Signale, die auf der DNA liegen und die Genexpression steuern. Die einzelnen Studien des Projekts umfassten Daten von Hunderttausenden bis Millionen von Gehirnzellen.

Durch die Kombination dieser Techniken erstellte das Team Zellkarten des sich entwickelnden und des erwachsenen menschlichen Gehirns sowie der Gehirne verschiedener anderer Primatengruppen, wie beispielsweise von Weißbüschelaffen ( Callithrix ) und Makaken ( Macaca ). So konnten sie menschliche und Primatengehirne direkt vergleichen und feststellen, dass viele der Zelltypen im menschlichen Gehirn auch bei Schimpansen und Gorillas vorkommen. Trotz der gemeinsamen Zelltypen ist die Genaktivität dieser Zellen bei Menschen und Primaten jedoch sehr unterschiedlich, was zu Unterschieden in der Zellkoordination führt.

Obwohl die Karte des menschlichen Gehirns in ihrem Detailgrad beispiellos ist, stellt sie lediglich einen ersten Entwurf des Teams dar. Als Nächstes wollen sie die Funktionen der neu entdeckten Gehirnzellen entschlüsseln, von denen viele tief im Gehirn, beispielsweise im Hirnstamm, liegen. Außerdem wollen sie verstehen, wie die Genaktivität verschiedener Zellen zur Entstehung neurologischer Erkrankungen beiträgt.

Thu Thao (laut Live Science )

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