Мозок - безумовно, наш найскладніший орган, з його мільярдами і мільярдами нейронів, які спілкуються один з одним через велику мережу синаптичних зв'язків. Але є простіші способи поліпшити наше розуміння, ніж складання карт цієї неймовірно складної мережі. Вчені взяли міліметрового круглого черв'яка, відомого як Caenorhabditis elegans, якого раніше використовували як модель для вивчення людського мозку протягом деякого часу, і склали те, що вони називають першою повною картою всієї його нервової системи.
Причина, через яку нервова система C. elegans стала популярною моделлю для вивчення людського мозку, значною мірою обумовлена вперше відносною простотою. Якщо людський мозок містить близько 100 мільярдів нейронів, то C. elegans потрібно всього 302 нейрони, щоб рухатися, їсти і триматися подалі від небезпек. Крім того, зручно, що він містить багато однакових молекул, виявлених у нервовій системі людини.
Повна діаграма цих нейронів і їх зв'язків відома як коннекто ́ м, і цей вид нейронної карти може допомогти нам зрозуміти роль, яку вони відіграють в управлінні певною поведінкою у C. elegans. У свою чергу, це може просвітити наше розуміння нервової системи людини і того, що відбувається, коли ці зв'язки руйнуються. Це представляє особливий інтерес для галузі наукових досліджень, присвяченої вивченню взаємозв'язку між помилковими зв'язками і неврологічними розладами, такими як шизофренія, депресія і аутизм.
Керівником дослідження в австралійському університеті Монаш є професор Алекс Форніто, чия команда в Лабораторії мозку і психічного здоров'я використовує передові технології візуалізації, щоб відобразити зв'язки між нейронами людського мозку і краще зрозуміти його зв'язок зі здоров'ям і хворобами. Він уподібнює повний людський конектом Проекту Людського Геному з точки зору наукової діяльності.
«Мозок являє собою тісно пов'язану мережу клітин, і те, як різні клітини з'єднуються і взаємодіють один з одним, породжує всі наші думки, емоції і поведінку», - говорить Алекс Форніто. "З цього випливає, що зміни в нейронних зв'язках повинні бути тісно пов'язані з ризиком виникнення психічних захворювань. Ці зміни, ймовірно, будуть невловимими, оскільки їх часто не можна побачити неозброєним оком при скануванні мозку, і вони є продуктом складної взаємодії між генами, навколишнім середовищем і розвитком ".
Вчені фактично опублікували карту нервової системи C. elegans ще в 1986 році. Робота включала аналіз нейронних структур на тисячах зображень і ручне з'єднання точок, створюючи мережу з приблизно 5000 зв'язків між структурами на одному зображенні. Ця робота мала вирішальне значення для того, щоб зробити хробака популярною моделлю для вивчення біології людини, але карта не була дуже детальною, а тільки описує нервову систему черв'яка і виключає великі ділянки тіла.
Тепер вчені об'єднали ці старі зображення круглих хробаків з новими, а потім використовували спеціально розроблене програмне забезпечення для їх зшивання, формуючи повні монтажні схеми для обох статей C. elegans. До них відносяться всі зв'язки між нейронами і м'язами хробака, такими тканинами, як кишечник і шкіра, і синапсами між м'язовими клітинами.
Дослідники описують це досягнення як важливу віху в області конектоміки, і кажуть, що повна діаграма може служити відправною точкою для подальшого вивчення того, як ці нейронні зв'язки контролюють поведінку черв'яка. А завдяки молекулам, які він розділяє з нервовою системою людини, це може допомогти нам краще зрозуміти це і, можливо, навіть відкрити нові терапевтичні методи лікування деяких неврологічних станів надалі.
Але до цього ще далеко. Вчені кажуть, що повний людський коннектом - це цілком реалістична мета, але через багато років, а може й десятиліть. Але кожного разу, коли ми поглиблюємо наше розуміння мозку, ми наближаємося до нових методів лікування неврологічних розладів, які не змінюють мозок в цілому, як це роблять сучасні ліки, а замість цього обнуляють конкретну причину.
«В принципі, якщо ми зможемо краще зрозуміти, як нейронний зв'язок впливає на ризик виникнення психічних захворювань, і якщо ми зможемо визначити, які саме нейронні ланцюги є найбільш актуальними, ми могли б розробити нові методи лікування, які точно націлені на механізми, що викликають початок захворювання», - кажуть дослідники.
