Các nhà khoa học vừa công bố "bản đồ" lớn nhất và chi tiết nhất từ trước đến nay về bộ não con người. Nó mô tả chi tiết sự sắp xếp và hoạt động bên trong của 3.300 loại tế bào não, và chỉ có một phần trong số đó được biết đến trước đây.
Nghiên cứu được công bố dưới dạng 21 bài báo mới được xuất bản trên ba tạp chí: Science, Science Advances và Science Translational Medicine.
Ed Lein, nhà khoa học thần kinh tại Viện Khoa học Não bộ Allen và là tác giả chính của 5 bài báo, nói với MIT Technology Review: “Đó không chỉ là một bản đồ. Nó thực sự mở ra một lĩnh vực hoàn toàn mới, nơi bạn có thể quan sát não của các loài với độ phân giải tế bào cực cao mà thường không thể làm được trước đây”.
Nghiên cứu này được thực hiện như một phần dự án của Viện Y học Quốc gia Hoa Kỳ được biết đến với tên gọi là Brain Research through Advancing Innovative Neurotechnologies (BRAIN) Initiative Cell Census Network, hay BICCN. Ra mắt vào năm 2017, dự án lớn này nhằm mục đích lập danh mục các tế bào được tìm thấy trong não của chuột, con người và các loài linh trưởng không phải con người như khỉ.
Những tế bào này bao gồm các tế bào thần kinh giao tiếp thông qua các thông điệp hóa học và điện, và một số lượng tương đối các tế bào không phải tế bào thần kinh. Những tế bào không phải tế bào thần kinh này bao gồm glia, một loại tế bào não cung cấp hỗ trợ cấu trúc, chất dinh dưỡng và cách nhiệt cho tế bào thần kinh, đồng thời điều chỉnh cách chúng gửi tín hiệu. Bộ não người trưởng thành chứa khoảng 86 tỷ tế bào, trong đó có khoảng 8 tỷ tế bào thần kinh và khoảng 84 tỷ tế bào khác không phải tế bào thần kinh.
Mattia Maroso, biên tập viên cao cấp của tạp chí Science, đã viết trong số đặc biệt gồm 21 bài báo được xuất bản rằng, bản đồ não người BICCN đã sử dụng các kỹ thuật tiên tiến mà trước đây chủ yếu chỉ được sử dụng trên động vật.
Các nhà khoa học đã sử dụng kỹ thuật phiên mã, bao gồm việc lập danh mục tất cả RNA trong từng tế bào riêng lẻ; RNA là một phân tử di truyền chứa các hướng dẫn để tạo ra protein và thực hiện các công việc quan trọng khác. Họ cũng sử dụng kỹ thuật có tên gọi là epigenomics, bao gồm việc kiểm tra các thẻ hóa học nằm trên DNA và kiểm soát cách sử dụng gen. Các nghiên cứu đơn lẻ được đưa vào BICCN bao gồm dữ liệu từ hàng trăm nghìn đến hàng triệu tế bào não.
Kết hợp những kỹ thuật này, các nhà nghiên cứu đã tạo ra các bản đồ quy mô đơn bào về bộ não người đang phát triển và trưởng thành, cũng như bộ não của loài linh trưởng được gọi là marmosets (Callithrix) và khỉ (Macaca). Một số nghiên cứu cũng xem xét bộ não của tinh tinh (Pan troglodytes) và khỉ đột (Gorilla).
Điều này cho phép so sánh trực tiếp giữa não người và não linh trưởng, đồng thời tiết lộ rằng vô số loại tế bào được tìm thấy trong não của chúng ta cũng được tìm thấy ở tinh tinh và khỉ đột, tờ New York Times đưa tin.
Tuy nhiên, mặc dù người và vượn có chung loại tế bào, hoạt động gen của những tế bào đó dường như khác biệt rõ rệt. Và điều này làm thay đổi cách các tế bào đó hoạt động cùng nhau.
Trygve Bakken, nhà khoa học thần kinh tại Viện Allen, người nghiên cứu về linh trưởng, nói với tờ Times: “Thực sự là những kết nối – cách các tế bào này nói chuyện với nhau – khiến chúng ta khác biệt với tinh tinh”.
Tạp chí Nature đưa tin, mặc dù nghiên cứu mới công bố bản đồ não người chi tiết chưa từng có, nó vẫn chỉ là bản phác thảo đầu tiên. Trong tương lai, các nhà khoa học muốn giải mã chức năng của các tế bào mới được phát hiện trong não, nhiều trong số chúng nằm sâu trong não, tại các cấu trúc như thân não. Họ cũng muốn hiểu hoạt động gen của các tế bào khác nhau góp phần như thế nào vào sự phát triển của các bệnh thần kinh.
Trong một thông báo đi kèm với 21 bài báo mới được xuất bản, Science cho biết: “Nếu chúng ta muốn hiểu điều gì tạo nên con người và các cơ chế chịu trách nhiệm cho sự phát triển của các chứng rối loạn thần kinh, trước tiên chúng ta cần có kiến thức sâu sắc về bộ não con người ở cấp độ tế bào, đó chính xác là nội dung mà tập bài báo này của BICCN đề cập tới”.
Theo Livescience
