神经科学的一项恒久目的是探讨微观标准上的分子和细胞结构怎样导致大脑区域之间的宏观交流。克日，揭晓在《自然神经科学》上的一项研究首次识别出数百种大脑卵白，这些卵白能诠释人类大脑功效毗连及其结构变异间的个体差别。
“神经科学的焦点目的是构建一个明确大脑的理论，以形貌机体认知和行为的机制基础。”阿拉巴马大学伯明翰分校神经学系副教授Jeremy Herskowitz博士体现，他与纽约州立大学上州医学大学的 Chris Gaiteri博士配合担当这项研究的通讯作者。“这项研究展示了未来自差别生物物理标准的数据举行整合，从而实现对机体大脑毗连的分子明确的可能性。”
通过宗教秩序研究和 Rush 影象与老龄化项目，研究团队将卵白质和mRNA的分子标准与大规模神经影像的功效和结构磁共振成像有用连系。
Herskowitz、Gaiteri及其团队研究了来自98名ROSMAP加入者的大脑样本及其数据，数据类型包括静息态功效性磁共振成像（fMRI）、结构性磁共振成像、遗传学、树突棘形态学、卵白组学及大脑额上回和颞下回的基因表达丈量。
图片信息：研究概述。
“基于个体内功效毗连模式的稳固性，我们假设可以将分子数据与统一人群的神经影像数据连系，以优先思量大脑毗连背后的分子机制。”Herskowitz说道。
在这项研究中，研究职员对每种组学、细胞及神经影像数据类型举行了详细形貌，然后使用盘算聚类算法整合差别的数据类型。
研究的要害在于使用中心标准的丈量——树突棘形态学，即棘突的形状、巨细和密度——将分子标准与脑全局神经影像标准毗连起来。整合树突棘形态学以为卵白组和转录组信号提供配景，对检测卵白质与功效毗连的关系至关主要。“早先，卵白质和RNA的丈量无法诠释个体之间的功效毗连差别；然而，当我们整合树突棘形态后，分子与大脑区域间的交流便变得清晰。”Herskowitz体现。
图片信息：这是朝着明确大脑迈出的一步，大脑最终形貌了人类认知和行为的机制基础。
树突是神经元主体的分支延伸，能够吸收来自其他神经元的电脉冲。每个树突可以有成千上万的称为棘突的小突出部分。每个棘突的头部可以形成一个接触点，称为突触，从而吸收来自其他神经元轴突的电脉冲。树突棘在形成新突触的历程中可以迅速改变形状或体积，这是大脑可塑性的一部分，而棘突的头部在结构上支持突触后密度。凭证三维结构，棘突可以分为多种形状亚类，例如细长型、蘑菇型、短粗型或指状突。Herskowitz及其团队在另一项研究中使用ROSMAP样本批注，年尊长的影象坚持更多依赖于棘突头部的品质，而非大脑中突触的数目。
在这项最新研究中，研究职员识别出了数百种诠释个体间功效毗连和结构变异差别的卵白质，这些卵白质主要与突触、能量代谢及RNA处置惩罚相关。“通过整合遗传、分子、亚细胞和组织层面的数据，我们将突触的特定生化转变与大脑区域间的毗连联系了起来。”Herskowitz说。
“总体来看，这项研究批注，从统一系列样本中获取有关人类神经科学的各个主要方面的数据，关于明确人类大脑功效在多种生物物理标准上怎样获得支持是基础性的。”Herskowitz指出。“只管未来的研究关于周全确定多标准大脑同步的规模和因素仍然须要，但我们已经确立了一套明确界说的起源分子，预计这些分子的效应能在种种生物物理标准上爆发共识。”
杂志：Nature Neuroscience
DOI：10.1038/s41593-024-01788-z
