实时人体脑组织的实验产生意外的发现

脑组织

这些发现可能对脑疾病,疾病有影响。

Krembil Brain Institute的科学家,大学健康网络(UHN)的一部分,与成瘾和心理健康中心(CAMH)的同事合作,使用了珍贵而罕见的人体皮质组织,以识别功能的重要特征人神经元独特。

这种实验工作是其活性人神经元的第一个,以及迄今为止人皮质锥体细胞的多样性的最大研究之一。

“The goal of this study was to understand what makes human brain cells ‘human,’ and how human neuron circuitry functions as it does,” says Dr. Taufik Valiante, neurosurgeon, scientist at the Krembil Brain Institute at UHN and co-senior author on the paper.

“我们在我们的研究中,我们想了解Neocortex的上下层,底层和底层的人类金字塔细胞如何与新底层之间的不同之处,”科学家克里姆宾神经素食学院的科学家这项研究中的CAMH和联合高级作者。

“特别是,我们想了解这些神经元的电气特征如何支持跨层通信的不同方面和脑节律的产生,这已知在癫痫等脑病中被破坏。”

经同意,该团队在从癫痫和肿瘤患者的患者中常规手术中被移除后立即使用脑组织。使用最先进的技术,该团队能够在该组织的切片中表征各个细胞的性质,包括其详细形态的可视化。

“由于获得活性人体脑组织的罕见,少数人缺血手术以获得这种记录,少数人罕见的是,关于生物成人人类神经元的形状和电学特性,因为癫痫手术以外,因此仍然有很多机会来获得这些录音。”

为了保持切除的组​​织,它立即转移到操作室中的改性脑脊液中,然后直接被剥离到实验室中,在实验室中制备用于实验表征。

罕见的是研究人类组织,因为访问人类组织进行科学询问需要一个紧密编织的多学科群落,包括愿意参与研究的患者,伦理学家确保患者权利和安全,收集和提供样品的神经外科医生,以及有必要的研究设施的神经科学家研究这些组织。

在初次分析之后,Krembil的神经素信息中心的成员使用进一步的大规模数据分析来识别与彼此共同区分神经元的性质。然后将这些性质与来自人脑组织样本类似的其他中心的物质进行比较,包括西雅图,华盛顿西雅图脑科学研究所。

在团队的调查结果中注明:

  • 人体新奇锥体细胞中大量多样性
  • 位于人Neocortex的不同层的神经元之间的不同电生理特征
  • 更深层层神经元的具体特征使它们能够支持跨层通信的方面和功能重要的脑节奏的产生

这些团队还发现他们的发现和临床前模型中的类似实验之间的显着和意外差异,这是黎尊博士认为可能反映了哺乳动物和灵长类动物的大规模扩张的人类新态系的巨大扩张。

“这些结果展示了人皮质锥形神经元的显着分集,类似于临床临床神经元的差异,以及深层神经元驱动的人皮质θ节奏的合理假设,”主页·莫拉迪·杰姆博士说a scientific associate in Dr. Valiante’s laboratory at Krembil Brain Institute and lead author on the study.

总的来说,该团队能够从61名患者中征200多个神经元,反映了其善良的最大数据集,并封装了Uhn和Krembil Brain Institute的几年十年的艰苦营造工作。

“This unique data set will allow us to build computational models of the distinctly human brain, which will be invaluable for the study of distinctly human neuropathologies,” says Dr. Scott Rich, a postdoctoral research fellow in Dr. Valiante’s laboratory at the Krembil Brain Institute and co-author on this work.

“例如,已知在这些神经元中鉴定的许多独特特征的蜂窝性质被改变为某些类型的癫痫。经过implementing these features in computational models, we can study how these alterations affect dynamics at the various spatial scales of the human brain related to epilepsy, and facilitate the translation of these ‘basic science’ findings back to the clinic and potentially into motivations for new avenues in epilepsy research.”

“这项努力是唯一可能的,因为在UHN的Krembil Brain Institute的癫痫症中是非常大而活跃的癫痫计划,它在世界上最大的课程之一和加拿大的最大方案,”Valiante博士说。

参考:“人类皮质金字塔神经元之间的多样性通过其下垂电流和频率偏好揭示”5月3日2021,自然通信
DOI:10.1038 / S41467-021-22741-9

是第一个评论论“活脑组织实验产生意外发现”

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