Allen研究所承诺:活人脑组织正式加入豪华大脑数据库

【字体: 时间:2017年10月27日 来源:生物通

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  10月25日,西雅图艾伦脑科学研究所(Allen Institute for Brain Science)编绘了包括大型数据库和脑图谱在内的一组神经科学研究工具,宣布发表第一份人类活脑细胞数据报告。

  

对神经学家来说,新鲜人脑组织是稀缺资源。如今,手术中被丢弃的活脑组织将被添加到一个公开数据库中,帮助解析人类认知的运作。

10月25日,西雅图艾伦脑科学研究所(Allen Institute for Brain Science)编绘了包括大型数据库和脑图谱在内的一组神经科学研究工具,宣布发表第一份人类活脑细胞数据报告

利用人类大脑样本进行小规模研究始于1970s。当代人脑研究大多数是从扫描志愿者的大脑获得功能脑成像,或尸体脑组织切片下手。这部分图像和信息都录入一个数据库中,以便研究人员分析单个活细胞或神经元,鉴定细胞行为的生物学基础。如今,艾伦研究所发布了迄今为止最广泛和最系统的人类数据,是鉴别人类大脑独特性的重要辅助手段。

人类大脑独特性

经患者同意,西雅图地区的神经外科医生向研究所捐献原本会被丢弃的大脑皮层(cerebral cortex),为了到达脑部深层病变区,通常需要剪开患者的少量这类组织。

第一系列数据库包括36位捐献者的300种不同神经元的电性质,以及其中一部分蜘蛛形状的3D重建,还有电行为模拟的计算模型,加上来自其他3人大脑的16000个单细胞的基因表达图谱。现在世界各地的科学家可以把这些数据与老鼠数据进行比较,形成人类与其他动物大脑关键差异的可循假说。

利用新鲜活人脑细胞研究的先驱、阿姆斯特丹自由大学(Free University of Amsterdam)的神经科学家Huib Mansvelder 说;“我们已经证明,人类神经元比老鼠神经元的电容低,这使得它们可以更快地启动和传递信息,人类神经元还拥有更复杂的形状。科学界是数据库的服务对象,但是,艾伦研究所的商业化经营模式正在努力把它们推向一个全新的水平。”

活组织的优越性

来自捐赠者的活脑组织块约为一个方糖大小——通常与整个老鼠大脑体积相当。然后将组织切成300-350微米厚的薄片,细胞活力可维持3天,相比小鼠神经元几个小时就会退化,这给研究人员提供了充裕时间进行检验研究。

世界范围内,只有少数研究中心有新鲜人脑组织可用。艾伦研究所现在计划在数据库中增加人脑细胞数量,最后还准备囊括全RNA图谱用于分析人脑中活跃的基因。

接下来,还将分析细胞之间的联系。但是由于外科手术只能剥离极小区域的人脑组织,所以这部分工作应该不能像研究老鼠大脑那样全面。

取样的可信度

另一个值得关注的问题是,虽然这些都是健康组织的细胞,但是由于它们大多来自肿瘤切除或严重癫痫治疗手术,这引发了人们对它们性质可能受到病理环境影响的担忧。Mansvelder团队比较了癫痫患者和癌症患者的皮层组织,发现它们非常相似。艾伦研究所的验证结果也与之一致。

用人类的皮质组织还有一个优点。神经外科手术前后,匿名捐赠者的大脑功能信息可以被很好的记录备案,而这些信息与细胞性质有关,例如9月20日至23日在匈牙利召开的欧洲神经科学协会会议上,Mansvelder公布数据显示智商与细胞激动阈值有关,智商高对应低细胞激动阈值。

以色列、瑞典、匈牙利等研究机构的神经科学领导者将与艾伦研究所保持合作,将进一步开发拓展人脑数据库,美国国家卫生研究所已拨款投资1940万美元。

原文检索:
Nature NEWs First living human cells added to brain database

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