Forschung
Gehirnbildung mit mehr Neuronen: vom Mutterleib bis ins Grab Das menschliche Gehirn ist das komplexeste Organ in unserem Körper und, soweit wir wissen, auch im Universum. Wir haben das Glück, eines zu besitzen, und nutzen es (gelegentlich) im Labor, um zu verstehen, wie eine solche gallertartige und schleimige Maschine in der Evolution entstanden ist, sich während der Entwicklung formt und während des ganzen Lebens funktioniert. Warum tun wir das?.. weil die Beantwortung dieser Fragen Krankheiten heilen, unsere kognitiven Fähigkeiten verbessern oder das Altern rückgängig machen könnte. (bereits durchgeführt, Abb. 1A, n=1). Abgesehen von kleinen Details haben wir einfach Spaß dabei.
Das Wichtigste zuerst Das ist eine Menge Arbeit, daher haben wir uns mit einer grundlegenden Frage befasst: Angesichts der Tatsache, dass das gesamte Gehirn während der Entwicklung aus einigen wenigen neuralen Stammzellen (NSZ) entsteht, wie entscheiden diese kleinen Kerlchen, wann die Zeit gekommen ist, die Proliferation zu stoppen und die Vielfalt der Neuronen zu erzeugen, die ein Gehirn benötigt, um zu funktionieren? Wir sind Molekularzellbiologen, also taten wir das, was Flo einmal vorgeschlagen hat: "Wir haben die Sch... aus diesen NSZ sequenziert". Dies enthüllte Tonnen von Genen, nicht-kodierenden, zirkulären RNAs, epigenetischen Modifikationen und allerlei seltsamen Dingen, die, obwohl noch niemand zuvor davon gehört hatte, den Prozess der Neurogenese orchestrieren. Mit anderen Worten, wir haben das Handbuch geöffnet und den NSZ mitgeteilt, wann sie aufhören sollen, Kopien von sich selbst zu erstellen, und mit der Produktion von Neuronen beginnen sollen, um die komplexeste Maschine im Universum herzustellen. (Fig 1B). Niemand möchte wirklich ein ganzes Handbuch lesen, deshalb haben wir uns auf die wenigen Seiten konzentriert, die NSZ anweisen, wann sie aufhören sollen, sich zu vermehren und mit der Produktion von Neuronen beginnen sollen. (Juli, 2013; Bene, 2015; Juli again, 2015; Martina, 2019; Flo, 2019; Martina again 2020, among others). Das ist wahrscheinlich die wichtigeste Entscheidung, die während der Entwicklung des Gehirns getroffen wird, da sie die endgültige Anzahl von Neuronen im Gehirn definiert: je mehr sich eine NSZ vorher vermehrt, desto mehr Neuronen kann sie danach produzieren. Noch nicht klar? Schauen Sie Sara’s explanation.
Die richtige Zeit finden Wie in alten Büchern spekuliert (Fede, 2003), ist ein Schlüsselfaktor, der NSZ mitteilt, wann der richtige Zeitpunkt gekommen ist, um mit der Herstellung von Neuronen zu beginnen, die richtige ZEIT dafür. Zellen messen die Zeit in Form von Zellzyklen: Kurze Zyklen reichen aus, um sich selbst zu kopieren, was einfach ist; aber die Herstellung von Neuronen ist zusätzliche Arbeit, also zusätzliche Zeit. Mit diesem Wissen beschleunigten wir ihre Uhr mit unserem magischen 4D-Pulver und beschäftigten sie damit, Kopien von sich selbst zu machen. Dann, nach Entfernung des 4D-Pulvers, fingen sie an, Neuronen herzustellen, und da es mehr NSZ gab, bildeten sie nach der Differenzierung auch mehr Neuronen (Christian, 2009) (Fig 1C). Sie werden vielleicht feststellen, dass es verrückt ist, und Sie hätten Recht, aber es hat funktioniert, und wir haben festgestellt, dass Mäuse, deren Gehirn mehr NSZ und Neuronen im Mutterleib erzeugte, mit größeren Gehirnen geboren wurden. (Miki, 2013; unnötig zu sagen, dass sie die Miki-Mouse genannt wurde). Wissenschaftler sagen immer wieder, je größer das Gehirn, desto klüger sind wir... aber woher wissen sie das? Dies gab uns ein erstaunliches Werkzeug an die Hand, um diese Frage zu beantworten! Angesichts der Erfahrung von Wyatt et al. (Der Aufstieg des Planeten der Affen. Century Fox’s, 2010), dachten wir jedoch, wir sollten kein Risiko eingehen und schickten die Miki-Maus in den Weltraum, um andere Planeten zu kolonisieren (Fig 1D).
Alte Gehirne wieder jung machen Gehirne sind intelligente Maschinen, die während des gesamten Lebens in bestimmten Hirnregionen einige wenige NSZ behalten. Aus diesem Grund haben wir uns entschieden, unser 4D-Pulver zu verwenden, um sie im Erwachsenenalter zu vermehren (Bene, 2011) und zu prüfen, ob wir die Gehirnfunktion verbessern können. Wir mögen es nicht einfach, also haben wir zunächst den raffiniertesten Sinn bei Mäusen herausgefordert: den Geruch. Und ja, das Hinzufügen weiterer Neuronen in den Gehirnbereich, der Gerüche unterscheidet, hat die Geruchsbildung verstärkt (Sara, 2019; das paper ist zu lang… sehen Sie sich einfach Sara's video an Sara’s video). Die Verbesserung einer Funktion, die Millionen von Jahren der Evolution nahezu perfektioniert hat, hat uns durch ein halbes Dutzend redaktioneller Ablehnungen geführt, aber auch durch ein Nature highlight, ein EMBO J-Cover, eine Top-98% Platzierung in Almetric und unsere ersten Schritte in Hollywook mit unserem ersten Film movie (Fig 1E). Während Saras Mäuse weiterhin mit feinem Wein speisten, häuften sich schreckliche Rechnungen aus dem Tierhaus und wir wurden daran erinnert, dass wir dafür bezahlt wurden, Therapien zu entwickeln, und nicht dafür, Mäuse in Sommeliers zu verwandeln. Wir standen also vor der ultimativen Herausforderung: das Altern rückgängig zu machen! Wenn wir alt werden, zerfallen die Neuronen, und unser Gehirn beginnt, trivale Dinge zu vergessen, wie zum Beispiel, wie man nach Hause fährt. Glücklicherweise behält der für die Navigation verantwortliche Gehirnbereich einige wenige NSZ. Der Rest war trivial: wir pimpten das NSZ alter Mäuse mit demselben 4D-Pulver auf und entwickelten die ultimative Gehirnverjüngungstherapie des Gehirns (Gaby, 2020) und einem Fortsetzungsfilm movie.
Zeit für Kritik OK, wir haben die kluge Miki-Maus generiert, die jetzt die Außenwelten erobert. Wir haben die Evolution überlistet, indem wir die anspruchsvollste Funktion des Maushirns verbessert haben. Wir verjüngten die kognitiven Fähigkeiten und machten alte Mäuse wieder jung... aber lassen Sie uns kritisch sein: Erstens braucht es heutzutage nicht viel, um NSZ so zu manipulieren, dass sie intelligenter und härter wird. X-Men, Deadpool, die Affen und viele andere haben dies geschafft. Zweitens, während unsere Mäuse sich an edlen Weinen erfreuen, bringen Computer-Nerds Robocops und Al auf die Straße, von denen sich keiner um unsere NSZ schert. Schlimmer noch drittens, nach mehr als 10 Jahren Arbeit sind wir der Beantwortung unserer ursprünglichen Frage immer noch nicht näher gekommen: Wie funktionert das Gehirn??? Gaby sagt, dass es hier nur um die Indizierung indexing geht, aber wir müssen noch verstehen, was das bedeutet… In der Zwischenzeit könnte die Messung der neuronalen Aktivitätsänderungen in normalen vs. intelligenten Miki Mäusen uns helfen zu verstehen, wie das Gehirn funktioniert (was unsere Arbeit der letzten 10 Jahre nicht absolut nutzlos macht). Darüber hinaus könnten wir durch Dekodierung dieser Signale mit Hilfe der Computerbiologie die Gehirnaktivität durch Al simulieren und sogar die Gehirnfunktion nach einer Krankheit wiederherstellen (Fig 1G).
Wenn Sie also 1) die Botschaft verstanden haben, 2) genauso leidenschaftlich wie wir sind, die Funktion des Gehirns zu verstehen und erforschen und 3) denken, dass Sie mit Ihren Fähigkeiten einen Beitrag leisten können: egal welchen Hintergrund Sie haben, dann schließen Sie sich zusammen und kontaktieren Sie uns!