Lorsque nous perdons notre curiosité et sommes pris dans les mêmes schémas de pensée et de sentiment - que nous parlions du cerveau, du corps ou même de la réalité - nous avons tendance à penser ce que nous savons is Qu'est-ce que. Mais à mesure que les êtres humains font de nouvelles découvertes et se rendent compte que nous ne savons pas tout, notre construction de la compréhension nous amène à penser différemment et, par conséquent, nous changeons notre modèle scientifique. Tel est le cas avec les nouveaux un article sortant du Salk Institute et de l'Université de Californie à San Diego.
Nous savons depuis un certain temps que les cellules cérébrales qui stockent et traitent les informations sont appelées neurones. Du point de vue d'un microscope, il peut être difficile de faire la différence entre eux. Mais maintenant, pour la première fois, les scientifiques ont pu profiler les modifications chimiques des molécules d'ADN dans individuel neurones, en leur donnant des informations détaillées sur ce qui différencie une cellule cérébrale de sa voisine.
En utilisant des méthodologies moléculaires et des marqueurs chimiques, les scientifiques ont pu identifier des groupes de neurones avec différentes fonctions, et à partir de là, ils ont pu trier les neurones en sous-types. Jusqu'à présent, les scientifiques n'ont pas été en mesure de déterminer le nombre de types de neurones existants, mais cette nouvelle découverte pourrait fournir de nouvelles informations radicales sur le développement et le dysfonctionnement du cerveau. En utilisant le méthylome de chaque cellule - le modèle de marqueurs chimiques composé de groupes méthyle qui sondent son ADN - l'équipe de Salk a pu trier les neurones en sous-types.
«Nous pensons qu'il est assez frappant de pouvoir séparer un cerveau en cellules individuelles, séquencer leurs méthylomes et identifier de nombreux nouveaux types de cellules ainsi que leurs éléments de régulation génique, les commutateurs génétiques qui distinguent ces neurones les uns des autres», déclare co- auteur principal Joseph Ecker, professeur et directeur du laboratoire d'analyse génomique de Salk et chercheur du Howard Hughes Medical Institute.
L'ARN est un acide nucléique présent dans toutes les cellules vivantes et son travail est d'agir comme un messager pour transporter les instructions de l'ADN pour contrôler la synthèse des protéines - les éléments constitutifs de la vie. Auparavant, les chercheurs utilisaient des molécules d'ARN à l'intérieur de cellules cérébrales individuelles pour identifier ce qui les distingue. Cependant, cela s'est souvent avéré peu concluant, car les niveaux d'ARN peuvent changer rapidement lorsqu'ils sont exposés à de nouvelles conditions, ou même tout au long de la journée. Au lieu de cela, l'équipe de Salk s'est tournée vers les méthylomes des cellules généralement stables, qui restent généralement stables tout au long de l'âge adulte.
«Nos recherches montrent que nous pouvons définir clairement les types neuronaux en fonction de leurs méthylomes», déclare Margarita Behrens, scientifique senior de Salk et co-auteur principal du nouvel article. «Cela ouvre la possibilité de comprendre ce qui fait que deux neurones - qui se trouvent dans la même région cérébrale et se ressemblent par ailleurs - se comportent différemment.»
En se concentrant sur le cortex frontal, la zone du cerveau responsable de la concentration focalisée, de la pensée complexe, de la personnalité, des comportements sociaux et de la prise de décision, entre autres, l'équipe a commencé ses travaux sur le cerveau des souris et des humains. Ce faisant, ils ont pu isoler 3,377 2,784 neurones du cortex frontal de souris et 25 XNUMX neurones du cortex frontal d'un humain décédé de XNUMX ans.
Contrairement aux autres cellules du corps, les neurones ont deux types de méthylation, de sorte que les chercheurs ont pu séquencer les méthylomes de chaque cellule à l'aide de nouvelles méthodes. Ce qu'ils ont découvert, c'est que les neurones du cortex frontal de souris pouvaient être organisés en 16 sous-types basés sur des modèles de méthylation, tandis que les neurones du cortex frontal humain étaient plus diversifiés et formaient 21 sous-types. Les résultats ont montré que les neurones qui fournissaient des messages d'arrêt dans le cerveau (neurones inhibiteurs) présentaient des schémas de méthylation plus conservés entre les souris et les humains que les neurones excitateurs. De nouveaux sous-types uniques de neurones humains ont également été identifiés dans l'étude, ouvrant davantage la porte à la compréhension de ce qui nous distingue des animaux.
«Cette étude ouvre une nouvelle fenêtre sur l'incroyable diversité des cellules cérébrales», déclare Eran Mukamel du département des sciences cognitives de l'UC San Diego, co-auteur principal de l'ouvrage.
La prochaine étape pour les chercheurs consiste à élargir leur étude pour examiner des parties supplémentaires du cerveau, ainsi que plus de cerveaux.
«Il existe des centaines, voire des milliers, de types de cellules cérébrales qui ont des fonctions et des comportements différents et il est important de savoir quels sont tous ces types pour comprendre le fonctionnement du cerveau», déclare Chongyuan Luo, associé de recherche chez Salk et co-premier auteur du nouvel article, avec Christopher Keown, étudiant diplômé de l'UC San Diego. «Notre objectif est de créer une liste de pièces de cerveaux de souris et humains.»
Une fois que cette «liste de pièces» est complète, Ecker dit qu'ils aimeraient également commencer à étudier si les méthylomes des neurones chez les personnes atteintes de maladies cérébrales sont différents de ceux des personnes en bonne santé. «S'il y a un défaut dans seulement un pour cent des cellules, nous devrions être en mesure de le voir avec cette méthode», dit-il. «Jusqu'à présent, nous n'aurions eu aucune chance de ramasser quelque chose dans ce petit pourcentage de cellules.»
Même aujourd'hui, dans notre façon de penser égocentrique, nous avons tendance à penser que nous savons tout sur le cerveau et le corps, mais en réalité, notre compréhension n'est qu'une version limitée. Avec le temps, nous continuerons d'arriver à des compréhensions encore plus grandes. Qui sait où en sera notre compréhension de la complexité du cerveau humain dans 100 ans. C'est ça l'évolution.