新的深入了解大脑的功能

为了更好地意识到一个复杂的器官,如大脑功能,科学家努力准确理解其详细的细胞结构和细胞间通信发生。

贝勒医学院,Md。阿布哈桑Samee博士和他的同事们在这个方向上迈出了一大步。他们开发了先进的计算方法导致的新见解大脑结构和功能的复杂性,可以让我们进一步认识这个复杂的器官,在健康和疾病。

“目前,我们有技术,使我们能够识别和定位单个细胞在一个组织。我们也能够确定是什么产品的每一个细胞,组织,”助理教授说通讯作者Samee分子生理学和生物物理学和中心的一员器官修复和更新贝勒。

哺乳动物的大脑是复杂的,包括数百万数千亿细胞,,分析时,产生大量的数据。挑战是发展方式整合这些数据集的信息来生成一个模型,可靠地反映了一个器官是如何工作的。”

在最近的研究中,Samee与旧金山何塞Canozo,第一作者的工作,和詹姆斯·马丁博士与贝勒和德州心脏研究所和甄左,也与贝勒,建立神经网络模型来阐明复杂的组织架构和功能方面。他们被称为模型空间转录组细胞类型赋值使用神经网络(STANN)。

“我们也使用其他高级、复杂的计算方法,使模型更严格的,“Samee说。“我们应用STANN大脑和其他方法对现有数据集鼠标嗅球和开始看到非常有趣的模式在大脑的细胞结构和功能。”

大脑由不同形态层,STANN允许研究人员预测他们的细胞组织的详细图片。“一层一层地,我们的模型提供了精确的位置不同的细胞类型,是否互相沟通,这意味着,“Samee说。“这是一个“尤里卡时刻”我们。”

Samee和他的同事们决定,程控组成形态层内是相当一致的。例如,某一层可能有一定比例的星形胶质细胞、神经细胞和小胶质细胞,是相同的在同一层。“如果我们把几个小章节从不同地区同一形态的层,这些百分比看起来非常相似。然而,百分比可能改变从一层到另一个极端,”Samee解释道。

团队看到一个不同的模式观察细胞colocalization时出现。“举例来说,在一个领域我们可能看到星形胶质细胞形态层colocalize嗅觉神经元。但在另一个领域从同一形态层可以完全分离这些细胞,”Samee解释道。“我们还看到两个细胞类型之间细胞间通讯的变化对不同区域的形态层,反映与位置,基因调控网络正在改变。”

研究人员假设,大脑中有不同的空间形态层局部细胞类型的社区。bet188真人社区在细bet188真人胞类型是相似的成分,但也有细胞colocalize程度的巨大差异和沟通在一个社区。这表明大脑细胞类型空间局部子类型执行具体地点的功能。

“这新的详细视图的大脑组织在单细胞和功能水平之前没有描述,“Samee说。

“我们已经开发出的神经网络模型方法这项工作提供了一个“说明书”,其他研究人员使用来研究大脑的其他区域或其他器官,如心脏,我实验室的主要兴趣,”马丁合著者说,副主席和分子生理学和生物物理学教授,维维安·l·史密斯椅子在再生医学和中心主任贝勒医学院器官修复和更新。马丁也是心肌细胞更新实验室的主任在德州心脏研究所。

参考:Grisanti Canozo FJ,左Z,马丁•摩根富林明Samee MdAH。程控建模在空间转录组数据阐明了空间变量colocalization并在小鼠大脑细胞类型之间的通信。电池系统。2021:S2405471221003410。doi:10.1016 / j.cels.2021.09.004

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