Zum ersten Mal ein vollständiger Atlas des menschlichen Gehirns mit einer zellulären Auflösung von 1 µm / Pixel


    Mehrere Bilder aus dem Atlas des menschlichen Gehirns. Bild: Allen Institute of Brain Science Die

    Kenntnis der detaillierten anatomischen Struktur des menschlichen Gehirns ist für das Verständnis seiner Funktionalität unerlässlich. Bestehende Referenzatlanten sind nicht von hoher Qualität: Sie haben eine relativ niedrige Auflösung oder sind unvollständig oder die Strukturanmerkungen reichen nicht aus. Lange Zeit waren die Atlanten des menschlichen Gehirns den Atlanten des Gehirns von Würmern, Fliegen und Mäusen in Qualität, räumlicher Auflösung und Vollständigkeit unterlegen. Dies ist auf technische Einschränkungen aufgrund der enormen Größe und Komplexität des menschlichen Gehirns zurückzuführen. Unnötig zu sagen, ob in der Medizin vor hundert Jahren noch häufig Atlanten verwendet werden.

    Es ist gut, dass es weltweit Gönner gibt, wie zum Beispiel Paul Allen, Mitbegründer von Microsoft. Eine halbe Milliarde Dollar, die in ein wissenschaftliches Projekt zur Untersuchung des menschlichen Gehirns investiert wurden, brachte das Ergebnis.

    Wissenschaftler des Allen Institute for Neuroscience (Allen Institute for Brain Science) haben eine große wissenschaftliche Lücke geschlossen - und den umfassendsten und detailliertesten digitalen Atlas des menschlichen Gehirns von heute vorbereitet . Es wurde durch Neuroimaging, eine hochauflösende histologische Studie und eine Gehirnchemoarchitektur einer 34-jährigen Frau zusammengestellt (bekanntlich unterscheidet sich das Gehirn einer Frau strukturell und funktionell nicht von einem Mann).

    Die Kernspintomographie, die diffusionsgewichtete Bildgebung (Diffusions-MRT) und 1356 große anatomische Platten von der Größe der Gehirnhalbkugel für die Immunhistochemie (IHH) und die zelluläre Auflösung von Nissl (1 μm / Pixel) wurden zur Erstellung des Atlasses verwendet.

    Anfang dieses Jahres wurde von den Forschern des Human Connectome Project die Schaffung eines Atlas des menschlichen Gehirns angekündigt . Sie stellten MRI-Bilder von 210 Erwachsenen zusammen. Ein solches Bild kann jedoch nicht einmal mit dem detaillierten Atlas einer einzelnen Frau auf Zellebene verglichen werden, der am Allen Institute on Neuroscience erstellt wurde.

    "Dies ist der strukturell vollständigste Atlas für heute und wir hoffen, dass er als Referenz für das menschliche Gehirn in verschiedenen wissenschaftlichen Disziplinen dienen wird", sagtEd Lein, Ph.D. und Allen Institute Neuroscience Research. In Zukunft wird dieser Atlas als Basisreferenz für die Überlagerung anderer Karten des menschlichen Gehirns dienen, einschließlich Funktionskarten oder Karten der zellulären Zusammensetzung von Gehirnregionen. Dies ist eine Art einheitlicher Rahmen für die Integration einer Vielzahl wissenschaftlicher Studien, die verschiedene Arten von Daten im menschlichen Gehirn kombinieren.

    Der Atlas enthält vollständig kommentierte Bilder von 862 Strukturen des Gehirns, darunter 117 Pfade (neuronale Pfade) in der weißen Substanz und mehrere neue zyto- und chemoarchitektonisch ausgewählte Strukturen. Diese Anmerkungen, die aus anatomischen Platten und Nissl-Studien erhalten wurden, wurden auch auf die entsprechenden MRI-Bilder übertragen, bei denen das Gehirn noch nicht vollständig geschnitten war.


    Atlas des menschlichen Gehirns.Illustration: Allen-Institut für Hirnforschung

    Im neuen Kortex (Neocortex) haben Forscher verschiedene Bereiche abgegrenzt: Rillen, Windungen und modifizierte Brodmann-Felder , um makro-tropische anatomische Parzellen und mikroskopische chemoarchitektonische Parzellen in einer einzigen Struktur zu verknüpfen.

    Um eine vollständige Ontologie des Gehirns zu erstellen und die einzelnen Regionen im Querschnitt genau zu unterscheiden, mussten die Wissenschaftler des Allen Institute einen neuen Scanner entwickeln, der dünne Gewebeschnitte von der Größe der gesamten Gehirnhälfte mit einer Auflösung von Mikrometern abtasten kann.

    Wissenschaftler haben großartige Arbeit geleistet. Der von ihnen geschaffene Atlas des Gehirns der Frau ist so detailliert, dass es möglich ist, die entsprechenden strukturellen Bereiche im Gehirn anderer Personen anhand von MRI-Daten ziemlich genau zu bestimmen.

    Der interaktive digitale Gehirnatlas, der vom Allen Institute for Neuroscience erstellt wurde, steht der wissenschaftlichen Gemeinschaft auf der ganzen Welt kostenlos zur Verfügung . Auf dem Gelände ist es in vorhandene Genexpressionsatlanten integriert, die im selben Institut erstellt wurden.

    Der digitale Atlas unterscheidet sich in seinem Format sehr von den klassischen Atlanten. Das interaktive Format ermöglicht es Ihnen, im Gehirn zu "reisen" und die Skala von makroskopisch zu mikroskopisch zu ändern - von ganzen Gehirnbereichen bis zu bestimmten Neuronen. In diesem Fall enthält der Atlas absolut genaue Informationen aus geprüften wissenschaftlichen Arbeiten.


    Das Allen Neuroscience Institute ist eine private Forschungseinrichtung, die von Paul Allen, einem der Erfinder von Microsoft, gegründet wurde. Der Philanthrop hat mehr als eine halbe Milliarde Dollar in ein wissenschaftliches Projekt investiert, um einen Atlas des menschlichen Gehirns zu erstellen. Dieses Projekt wird als medizinisches "Projekt Manhattan" bezeichnet .

    Das medizinische „Project Manhattan“ sollte helfen zu verstehen, wie der Denkprozess einer Person abläuft: „Als ehemaliger Programmierer bin ich sehr daran interessiert, wie das menschliche Gehirn funktioniert und wie die Informationsverarbeitung tatsächlich abläuft“, sagte Allen in einem Interview. - Selbst wenn man sich in der Neurologie ziemlich tief bewegt, beginnt man zu verstehen, dass alles miteinander verbunden ist. Das Gehirn versucht also, alles zu nutzen, was möglich ist: Sehen, Hören, Erleben der Vergangenheit. Das Gehirn verwendet all das, um zu berechnen, was das Tier (sei es eine Maus oder ein Mann) als Nächstes tun soll. “

    Im Idealfall hilft der Atlas des menschlichen Gehirns dabei, das Wichtigste zu verstehen - was Bewusstsein ist.


    Der wissenschaftliche Artikel veröffentlicht in der Zeitschrift Journal of Neurology Vergleichs (doi: 10.1002 / cne.24080). Der 350 Seiten umfassende Atlas beschäftigte die gesamte Ausgabe dieses Magazins.


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