Met behulp van een nieuwe beeldtechniek hebben onderzoekers een soort ‘mini-atlas’ van een belangrijk deel van het muizenbrein gemaakt. 

Het brein is een van de meest complexe organen. Hoewel we onderhand al het een en ander hebben uitgevogeld, is er nog altijd veel dat we niet weten over de werking van onze grijze massa. Onlangs hebben Harvard-onderzoekers ons weer een stapje dichterbij gebracht. Met het nieuwste van het nieuwste op het gebied van brain-imaging, maakten ze een soort cellulaire ‘atlas’ van een belangrijk deel van het muizenbrein. Zo konden de onderzoekers niet alleen verschillende typen neuronen vaststellen, maar ook hun exacte locatie én functies.

Lees ook: Verbetert het ‘zappen’ van je brein je geheugen?

‘Compleet plaatje’

Om het brein te begrijpen, moet je de onderdelen begrijpen – de cellen. Door van een stukje hersenweefsel te bepalen welke genen tot uiting komen, kun je afleiden hoeveel verschillende celtypen er zijn. Maar het brein is niet als andere organen waarbij cellen netjes symmetrisch zijn georganiseerd, en dus is juist ook informatie over de locatie van de cellen ten opzichte van elkaar belangrijk. Deze informatie gaat verloren bij dergelijke technieken.

In het nieuwe onderzoek, dat onlangs werd gepubliceerd in vakblad Science, heeft het team het voor elkaar gespeeld alle drie in kaart te brengen: de verschillende celtypen, hun locaties en hun functies. “Een prachtig stuk werk”, mailt neurowetenschapper Marten Smidt (Universiteit van Amsterdam), “waarbij we de moleculaire details van neuronen kunnen achterhalen.”

MERFISH

Dit deden de onderzoekers met MERFISH, wat staat voor Multiplexed Error-Robust Fluorescence In-Situ Hybridization. Deze techniek werd ontwikkeld onder leiding van een van de auteurs uit de behoefte niet maar één type molecuul, maar alle moleculen die in een cel aan het werk zijn in kaart te brengen. En dat zónder cellen uit het weefsel te hoeven halen.

Met MERFISH onderzocht het team meer dan een miljoen cellen in een 2 bij 2 bij 0,6 millimeter ‘blokje’ muizenbrein. Niet zomaar een stukje, maar een onderdeel van de hypothalamus – essentieel voor functies als dorst, eten, slaap, maar ook sociaal gedrag zoals opvoeden.

c-Fos

Onder andere wist het team 70 verschillende, veelal nieuwe typen zenuwcellen en hun locaties te identificeren. Daarbij kon ook worden vastgesteld hoe de cellen met elkaar communiceren en wat hun functies zijn, omdat MERFISH kijkt naar moleculen.

Met die informatie ging het team nog een stap verder: cellen linken aan specifiek gedrag. Dat deden ze met behulp van het c-FOS-gen, dat in hogere mate tot uiting komt bij actieve cellen. Door de activiteit van dit gen te meten als een muis bijvoorbeeld opvoedgedrag vertoonde, wist het team dat die cellen, met de hoogste expressie, een rol hadden bij dat gedrag.

Smidt verwacht meerdere van dit soort studies in de toekomst. “Uiteindelijk zal dit gaan leiden tot een complete moleculaire atlas van ons brein, waarbij we veel beter dan nu begrijpen hoe de onderdelen functioneren en waarom het, in specifieke ziektegevallen, misgaat.”

Bronnen: Science, EurekAlert!

Ben je geïnteresseerd in de wereld van wetenschap & technologie en wil je hier graag meer over lezen? Bestel dan hier ons nieuwste nummer. Abonnee worden? Dat kan hier!