Das menschliche Gehirn kann das komplexeste Stück organisierten Materie im bekannten Universum, aber Forscher haben damit begonnen, den genetischen Code ihrer Funktion zugrundeliegenden entwirren.

In der Forschung veröffentlicht in diesem Monat haben sie eine überraschend kleine Gruppe von molekularen Modellen, die die Genexpression im menschlichen Gehirn zu beherrschen und scheinen üblich zu sein, um alle Personen, die Bereitstellung von wichtigen Einsichten in den Kern des genetischen Codes, die unsere ausgesprochen menschliche Gehirn macht identifiziert.



Sagt Ed Lein, Ph.D., ein Forscher an der Allen-Institut für Hirnforschung:

"Großteil der Forschung konzentriert sich auf die Unterschiede zwischen den Individuen, sondern wir um die Frage, auf den Kopf zu stellen, was uns gleichermaßen macht? Was ist das Element überhaupt gespeichert, die wir auf unserer kognitiven Fähigkeiten und einzigartige menschliche Eigenschaften kommen ? "

Die Forscher verwendeten Daten aus öffentlich zugänglichen Allen-Gehirn-Atlas zu untersuchen, wie die Genexpression variiert von Hunderten von funktionell unterschiedlichen Regionen des Gehirns in sechs menschliche Gehirne.

Expressionsmuster Consistency

Sie begannen Ranking Gene für die Kohärenz ihrer Expressionsmuster von allen Personen, und analysiert die Beziehung dieser Gene untereinander und die Gehirnfunktion und Krankheitsassoziation dann.

"Ein Blick auf die Daten aus dieser einzigartigen Perspektive ermöglicht es uns, Gen-Strukturierung, die wir alle teilen, zu studieren", sagt Mike Hawrylycz, Ph.D., ein Forscher an der Allen-Institut für Hirnforschung. "Wir haben Daten von Allen Human Brain Atlas, um die ständige Praxis Expression verschiedener Gene im menschlichen Gehirn zu quantifizieren und die Bedeutung der Gene mehr konsistente und reproduzierbare zur Funktion des Gehirns zu bestimmen."

Obwohl die anatomische Komplexität des Gehirns und der Komplexität des menschlichen Genoms könnte die Mehrzahl der Verwendungsmuster-Gen in allen 20.000 Gene durch nur 32 Expressionsmuster charakterisiert werden.

Während viele dieser Modelle waren bei Menschen und Mäusen, die dominante genetischen Modellorganismus für die biomedizinische Forschung zeigte viele Gene unterschiedlichen menschlichen.

Überraschenderweise wurden Gene, die mit Neuronen verbunden meisten zwischen Spezies konserviert, während diejenigen für die Gliazellen Unterstützung zeigten die größten Unterschiede.

Funktionelle Konnektivität verwandten

Die Gene, die am höchsten stabile Gene, die mehr im Einklang in allen Gehirnen waren, sind diejenigen, die mit Krankheiten und Störungen wie Autismus und Alzheimer in Verbindung gebracht werden und beinhalten viele bestehende Wirkstoff-Targets. Diese Modelle geben Einblicke in das, was das menschliche Gehirn deutlich und erhöhen neue Chancen für Therapien, um die Krankheit zu behandeln Ziel macht.

Die Forscher fanden auch, dass das Muster der Genexpression in der Großhirnrinde ist mit "funktionelle Konnektivität" korreliert, wie Neuroimaging-Daten der Human Connectome Project offenbart.

"Es ist aufregend, eine Korrelation zwischen Gehirnschaltkreise und die Genexpression durch die Kombination von qualitativ hochwertigen Daten aus diesen zwei Großprojekte zu finden"

sagt David Van Essen, Ph.D., Professor an der Washington University in St. Louis und einer der Führer der Human Connectome Project.

"Das menschliche Gehirn ist außerordentlich komplex, so ist es sehr überraschend, dass eine kleine Anzahl von Modellen, die die meisten der genetischen Variabilität durch das Gehirn erklären kann", so Christof Koch, Ph.D., President und Chief Scientific Officer bei der ' Allen-Institut für Hirnforschung. "Es könnte leicht Tausende von Modellen sein, oder gar keine. Dies gibt uns eine spannende Möglichkeit, die funktionelle Aktivität, die an der Basis des Gehirns einzigartig menschlich ist zu erkunden."

Hawrylycz M, et al.
Canonical genetischen Signaturen der erwachsenen menschlichen Gehirn
Nature Neuroscience