На сколько процентов работает мозг человека | Наука
Содержание
- Как устроена работа человеческого мозга
- Человек использует только 10% потенциала мозга
- На сколько процентов реально работает мозг человека
Согласно многим теориям и научным исследованиям, человек использует свой мозг всего лишь на 10% от реального потенциала. Однако о реальных способностях людей мало кто знает, да и работа одного из важнейших органов практически не исследована должным образом.
Как устроена работа человеческого мозга
Мозг человека — это самый сложный орган. В этом нет ничего удивительного, ведь в считанные мгновения он передает информацию всем органам, чтобы те не только принимали информацию, но и выполняли все необходимые команды. В некотором смысле — это самый сложный компьютер. Ученые до сих пор не смогли изучить работу мозга и его функциональные особенности. Важно отметить, что человеческий мозг отвечает за все функции, в частности:
- мышление;
- сознание;
- речь;
- координация в пространстве;
- эмоциональность;
- рефлексы.
Как только мозг дает команду тому или иному органу, он в считанные мгновения получает обратную информацию, обрабатывает ее, и вся эта цепочка действий повторяется вновь и вновь. Нервные клетки, которые объединяют организм человека, являются подобием компьютерной сети, но намного сложнее и функциональнее.
Человек использует только 10% потенциала мозга
Существует теория о том, что человек использует только 10% потенциала своего мозга. Достоверно неизвестно, кто именно выдвинул такую гипотезу. Согласно некоторым данным, в конце 19 века двое ученых проводили исследования мозга детей. Это было сделано для того, чтобы проверить теорию об ускоренном развитии человека. В результате проведенных исследований ученые пришли к выводу, что человек не использует 100% потенциала мозга. Позднее другой ученый, проводя подобные исследования, вспомнил об этой теории и высказал мнение, что человек использует не больше 10% своего мозга.
По этой причине недоказанный никем миф стал превращаться в реальность.
Эта новость стала настолько популярна в кругу ученых, что мало кто задавался вопросом о реальных данных. Этим воспользовались современные предприимчивые люди, публикуя тренинги и курсы, которые бы позволили увеличить работоспособность мозга.
На сколько процентов реально работает мозг человека
В настоящее время существуют доказательства того, что каждый человек использует свой мозг на все 100%. В конце 19 века не было должного оборудования, чтобы показать реальный потенциал мозга. Сейчас же, исходя из известных исследований, стало ясно, что даже при общении или выполнении других действий, человек использует все 100% своего мозга. Нередко после черепно-мозговых травм человек теряет часть функций мозга, но он с легкостью задействует другие участки.
Не стоит отрицать и мистических способностей мозга. К примеру, в стрессовых ситуациях человек может сделать то, что в простой ситуации бы никогда не смог. Этот феномен до сих пор не изучен полностью. Однако известно, что после таких стрессов чувствуется усталость, так как организм использует все свои ресурсы.
На сколько процентов работает человеческий мозг
С самого детства мы слышим, что человеческий мозг работает всего на 5-10 процентов от своего потенциала. Подобное мнение можно встретить в литературе и в кинематографе, но насколько оно правомерно?
Еще в начале прошлого века появилось утверждение о том, что мозг работает не в полную силу. Фактически это мнение значит следующее: если человечество найдет способ «разбудить» дремлющие участки мыслительного органа, то мы получим суперчеловека, который будет в 10 раз умнее. Он будет гораздо быстрее перерабатывать информацию, лучше ее усваивать и производить вычисления гораздо быстрее и эффективнее. Сразу стоит отметить, что подобное мнение встречалось исключительно в коммерческой литературе, посвященной духовным практикам. Конечно, методы реализации потенциала мозга также присутствовали в этих книгах.
На самом деле все самопровозглашенные духовные гуру как тогда, так и сейчас, просто эксплуатировали свою аудиторию, зарабатывая на желании людей стать лучше других, исключительно в коммерческих интересах.
Сверхлюдей мир так и не увидел. Правда, были гении, но достаточно сомнительно, что, например, Эйнштейн почитывал подобную литературу, сидя в кресле-качалке и укрывшись пледом. Правда, отсутствие результатов подобных методик не отпугнуло страждущих. Даже по сей день книги, обещающие легко научить читателя, как он может получить выгодные способности, никуда не деваются с полок магазинов.
Лучше всего приживаются лженаучные теории, опирающиеся на мнения авторитетных людей, которые стараются подогнать их под научные. Так произошло и с этим мифом. Психолог Уильям Джеймс выдвинул предположение, что, возможно, человек не в полной мере использует свой мозг. Это предположение не было ничем подкреплено. Оно не основывалось на каких-то исследованиях, но этого оказалось вполне достаточно, чтобы гипотеза ушла в народ. На самом деле психолог имел в виду лень человека, которая мешает ему во всех видах деятельности, в том числе и мыслительной.
Возможно, вам также будет интересна статья: Как развить интуицию самостоятельно
Другой известный деятель, Дейл Карнеги, написал книгу «Как завоевать друзей и оказывать влияние на людей».
Предисловие к ней сделал журналист Лоуэлл Томас. Будучи знакомым со словами Уильяма Джеймса, он до неузнаваемости переработал мысль психолога так, что появилось утверждение о мозге, работающем на 10%. Поскольку Карнеги был в то время очень популярен, его книга вместе с лженаучной мыслью Томаса создала новый массовый миф.
Он берет свое начало из вполне научных исследований. В начале двадцатого столетия ученые активно изучали мозг. Они пришли в выводу, что 90 процентов мозга представлено глиальными клетками. В то время они казались бесполезными, и их как раз насчитали 90%. Сегодня мы знаем, что глиальные клетки вовсе не бесполезны и служат связующим звеном для нейронов. Еще более удивительно, что именно количество глиальных клеток определяет уровень интеллекта человека. Чем их больше, тем сообразительнее человек.
Вторая причина появления мифа — сигментированность мозга. Если говорить более простыми словами, то мозг разделен на участки. В каждый момент времени одни из них активны, а другие как будто выключены.
Это зависит от того, чем в данный момент занимается носитель мозга. Если же одновременно задействовать все участки и отделы мозга, то это приведет к болезненному состоянию, а именно, к эпилептическому припадку. Люди, подверженные эпилепсии, очень страдают от приступов и не считают, что их недуг — это дар.
Не обошелся данный миф и без тех, кто его распространил. Как и всегда, в те времена журналисты, не особо заботящиеся о своей репутации, рады были подхватить научное учение, максимально его исказив, чтобы читателю было интереснее, и намеренно сыграть с обществом в игру «сломанный телефон». Погоня за сенсацией и дала жизнь мифу о том, что мозг работает только на ничтожный процент от своего истинного потенциала.
Ответ на вопрос, на сколько процентов работает мозг человека, находится не столько в области биологии, сколько в логике. Мозг всегда работает максимально, но он задействует разные свои части, необходимые для решения конкретной задачи. Мозг никогда не останавливает свою работу, если человек не умер.
Каждую секунду этот орган отслеживает процессы, происходящие в организме и за его пределами, управляет работой всех органов, даже если его носитель сидит на диване и старается ни о чем не думать.
Это не означает, что мозг статичен в своем развитии. Каждый человек может развивать его. Любая деятельность, сопряженная с мыслительными усилиями, тренирует мозг. При этом у самого глупого и самого умного человека мозг все равно будет выдавать 100% своих возможностей в конкретной ситуации. Различным будет только результат работы.
Возможно, вам также будет интересна статья: Как эффективно улучшить память
Мы можем провести аналогию с автомобилем, чтобы лучше понять несостоятельность мифа. Допустим, что конкретная машина может развивать максимальную скорость 100 км/ч. Стоя на светофоре, машина не едет, но двигатель работает. Значит мы в праве сказать, что в этот момент мотор не толкает автомобиль вперед, а значит выдает 0% полезного действия. Загорается зеленый свет, и машина едет по городу с разрешенной скоростью 60 километров.
Сейчас двигатель работает на 60%. А вот впереди водитель видит знак, снимающий все ограничения в движении. Он давит на газ, достигая максимума — 100% скорости, и спидометр показывает отметку 100. Попадая на трассу, где все остальные участники движения обгоняют наш гипотетический автомобиль, хозяин машины тоже хочет ездить быстрее. Он доставляет своего железного коня в мастерскую, где автомеханики модернизируют мотор машины. Это, как вы можете понять, аналогия с тренировкой мозга. Забрав автомобиль из автосервиса, счастливый водитель вновь появляется на трассе и мчится вперед со скорость 200 км/ч, оставляя позади многих из тех, кто раньше его обгонял. Теперь, усовершенствованный мотор делает 200% работы. Итак, светофор, город и трасса в нашей аналогии — это конкретные задачи, решаемые мотором-мозгом. Модернизация двигателя похожа на тренировку мыслительных способностей.
Напоследок необходимо привести несколько занимательных фактов о мозге. По отношению к массе тела, мозг составляет около 2-х процентов.
При этом энергия, затрачиваемая на работу главного органа человека, составляет целых 20%. Если же мозг чувствует недостаток в энергии, то он начинает забирать еще больше, отнимая энергию у остальных органов. Зная о том, что в ходе эволюции живые существа избавляются от ненужного, можно сказать, что мозг работает на 100%, ведь если бы он затрачивал только 10%, то оставшиеся 90 просто исчезли бы, чтобы не тратить энергию впустую.
Многим известно, что люди потерявшие зрение замечают обострение других чувств. Эта функция называется нейропластичностью. Данное слово означает, что какой-то участок мозга, утративший свои функции, не бездействует, а начинает помогать остальным отделам, усиливая их работу. Если бы мозг не выдавал 100% полезной работы, то этого бы не происходило.
Больше половины населения Земли до сих пор думает, что мозг реализует только 10 процентов заложенного в него потенциала. Объяснением этому, как и 100 лет назад, служит тот факт, что люди и по сей день готовы верить заманчивым небылицам, не обращая внимания на науку, которая, на первый взгляд, не так ярка.
Не стоит забывать и о различных медиакоммерсантах, которые, как и век назад, готовы обманывать свою аудиторию ради денег, выпуская книги и видео.
Самые интересные факты о человеке
На самом деле, как и говорилось ранее, мозг можно натренировать, но для этого недостаточно просто сидеть в позе лотоса или читать магическое заклинание. Развитие мыслительных способностей требует тяжелого труда и не дается легко.
Новости СМИ2
22 факта о мозге | Всемирный день мозга
Мозг — очень сложная часть вашего тела. Он имеет возможность отправлять и получать большое количество информации. Из-за этого до сих пор существует много загадок о человеческом мозге. Вот несколько быстрых фактов, которые помогут вам понять самый сложный орган в вашем теле.
1. Многозадачность невозможна
Когда мы думаем, что многозадачны, на самом деле мы переключаем контекст. То есть мы быстро переключаемся между разными задачами, а не делаем их одновременно.
В книге «Правила мозга» объясняется, насколько пагубной может быть «многозадачность»: исследования показывают, что частота ошибок возрастает на 50 %, а выполнение задач занимает в два раза больше времени.
2. Мозг взрослого человека весит около 3 фунтов
Головной мозг составляет 85% веса мозга, а мозг составляет около 2% веса тела человека. Текстура мозга похожа на твердое желе. Самый тяжелый нормальный человеческий мозг весил 4,43 фунта. Он принадлежал русскому писателю Ивану Тургеневу. А самый маленький мозг, всего 2,41 фунта, принадлежал женщине.
3. Около 75 % мозга состоит из воды
Это означает, что обезвоживание, даже небольшое, как 2 %, может отрицательно сказаться на функциях мозга. Обезвоживание и потеря натрия и электролитов могут вызвать острые нарушения памяти и внимания. Чтобы предотвратить любую потерю функций тела или мозга, примите меры, чтобы ваше тело было правильно гидратировано.
4. Человеческий мозг утроится в размере в первый год жизни
Двухлетний ребенок будет иметь полностью сформированный мозг на 80%.
Он будет продолжать расти, пока вам не исполнится 18 лет. Только к 25 годам человеческий мозг достигает полной зрелости. Человеческий мозг является самым большим мозгом среди всех позвоночных относительно размера тела.
5. Головные боли вызваны химической реакцией
Химическая активность в головном мозге, нервы или кровеносные сосуды, окружающие череп, или мышцы головы и шеи (или комбинация этих факторов) могут играть роль в первичной головные боли. Серотонин — это химическое вещество, необходимое для связи между нервными клетками. Когда уровни серотонина или эстрогена меняются, у некоторых возникает головная боль или мигрень. Уровень серотонина может влиять на оба пола, в то время как колебания уровня эстрогена влияют только на женщин.
6. Человеческий мозг содержит примерно сто миллиардов нейронов
Это примерно столько же, сколько звезд в галактике Млечный Путь. Эти нейроны соединены триллионами связей или синапсов. Специалисты называют это «нейронным лесом».
Между этими нейронами в вашем мозгу проходит информация обо всем, что мы видим, думаем или делаем. Эти нейроны передают информацию с разной скоростью. Самая высокая скорость передачи информации между нейронами составляет около 250 миль в час. При этом нейроны составляют только 10% мозга.
7. Это миф, что люди используют только 10% нашего мозга
На самом деле мы используем его весь. Мы даже используем более 10 процентов, когда спим. Хотя это правда, что в любой данный момент все области мозга не активируются одновременно, исследователи мозга, использующие технологию визуализации, показали, что, как и мышцы тела, большинство из них постоянно активны в течение 24 часов.
8. Холестерин играет ключевую роль в обучении и памяти
Содержание холестерина в мозге выше, чем в любом другом органе. Фактически, около 25% холестерина в организме находится в головном мозге. Мозг сильно зависит от холестерина, но его метаболизм холестерина уникален. Поскольку гематоэнцефалический барьер не позволяет клеткам мозга поглощать холестерин из крови, мозг должен вырабатывать собственный холестерин.
Холестерин мозга гораздо более стабилен, чем холестерин в других органах, но когда он распадается, он перерабатывается в новый холестерин прямо в мозгу.
9. Считается, что сны представляют собой комбинацию воображения, физиологических и неврологических факторов
Лимбическая система среднего мозга отвечает за эмоции как в бодрствовании, так и во сне и включает миндалевидное тело, которое в основном связано со страхом и особенно активен во сне. Сны являются доказательством того, что ваш мозг работает, даже когда вы спите. В среднем человеку снится около 4-7 снов за ночь.
10. Кратковременная память длится около 20-30 секунд
Это связано со способностью вашего мозга удерживать небольшие объемы информации в активном уме. Мозг хранит эту информацию в доступном состоянии для легкого доступа, но делает это только около полутора минут. У большинства людей память на числа сохраняется около 7 секунд, а на буквы — около 9 секунд. Кроме того, мозг может хранить в своей рабочей памяти до 7 цифр.
Вот почему телефонные номера в Соединенных Штатах состоят из 7 цифр. Узнайте больше о нарушениях памяти.
11. Заморозка мозга на самом деле является предупредительным сигналом
Официально называемая клиновидно-небной ганглионевралгией, заморозка мозга происходит, когда вы едите или пьете что-то слишком холодное. Он охлаждает кровеносные сосуды и артерии в задней части горла, в том числе те, по которым кровь поступает в мозг. Они сужаются, когда им холодно, и снова открываются, когда снова становятся теплыми, вызывая боль во лбу. Это ваш мозг говорит вам прекратить то, что вы делаете, чтобы предотвратить нежелательные изменения из-за температуры.
12. Мозг не чувствует боли
В самом мозгу нет болевых рецепторов. Но мозговые оболочки (покрытия вокруг мозга), надкостница (покрытия на костях) и кожа головы имеют болевые рецепторы. На головном мозге можно делать операцию, и технически мозг не чувствует этой боли.
13. С возрастом человеческий мозг становится меньше
Человеческий мозг продолжает развиваться, пока вам не исполнится 40 лет.
Это единственный орган в человеческом теле, который развивался так долго. Он также видит больше изменений, чем любой другой орган. Примерно в середине жизни мозг начинает уменьшаться. Однако для мозга размер не имеет значения. Нет никаких доказательств того, что больший мозг умнее, чем меньший.
14. Алкоголь влияет на ваш мозг, включая затуманенное зрение, невнятную речь, неустойчивую походку и т. д. Тем не менее, если вы пьете часто в течение длительного периода времени, есть доказательства того, что алкоголь может постоянно влиять на ваш мозг и не исчезать после того, как вы снова станете трезвенником. Долгосрочные эффекты включают проблемы с памятью и некоторое снижение когнитивных функций.
15. Ваш мозг — генератор случайных мыслей
В 2005 году Национальный научный фонд опубликовал статью об исследованиях человеческих мыслей за день. В среднем у человека возникает от 12 000 до 60 000 мыслей в день. Из них 95% — это точно такие же повторяющиеся мысли, что и накануне, и около 80% — негативные.
16. Ваш мозг использует 20% кислорода и крови в вашем теле
Ваш мозг нуждается в постоянном снабжении кислородом. Всего пять минут без кислорода могут привести к гибели некоторых клеток головного мозга, что приведет к серьезному повреждению головного мозга. Кроме того, чем усерднее вы думаете, тем больше кислорода и топлива ваш мозг будет использовать из вашей крови — до 50%.
Каждую минуту через мозг проходит от 750 до 1000 миллилитров крови. Этого достаточно, чтобы наполнить бутылку вина или литровую бутылку газировки.
17. Упражнения так же полезны для мозга, как и для тела
Аэробные упражнения повышают частоту сердечных сокращений и увеличивают приток крови к мозгу. По мере того, как ваше учащенное дыхание накачивает больше кислорода в кровоток, больше кислорода доставляется в ваш мозг. Это приводит к нейрогенезу — или производству нейронов — в определенных частях вашего мозга, которые контролируют память и мышление. Нейрогенез увеличивает объем мозга, и считается, что этот когнитивный резерв помогает защититься от последствий деменции.
Было отмечено, что упражнения способствуют выработке нейротрофинов, что приводит к большей пластичности мозга и, следовательно, к лучшей памяти и обучению. В дополнение к нейротрофинам физические упражнения также приводят к увеличению количества нейротрансмиттеров в мозге, особенно серотонина и норадреналина, которые улучшают обработку информации и улучшают настроение.
18. Зрительные области мозга находятся сзади
Часть вашего мозга, отвечающая за зрение, затылочная доля, расположена сзади. Вот почему, если вас ударят по затылку, вы увидите звезды. Левое полушарие вашего мозга контролирует зрение правого полушария, и наоборот. Ваш мозг также обрабатывает звук на противоположных сторонах головы.
19. Мозговая активность может питать небольшую лампочку
Когда вы бодрствуете, ваш мозг вырабатывает около 12-25 ватт электроэнергии, что достаточно для питания маленькой лампочки. Мозг тоже работает быстро. Информация, идущая от ваших рук/ног к вашему мозгу, движется со скоростью 150-260 миль в час.
Мозг потребляет глюкозу из организма для производства этого количества энергии.
20. Чтение вслух использует другие схемы мозга, чем чтение про себя
Чтение вслух способствует развитию мозга. Сначала дети учатся читать, произнося слова вслух. Как только это знание установлено, они учатся читать про себя. Это действительно один из странных фактов о мозге, потому что мы обычно учим наших детей читать и говорить вежливо. Но чтобы способствовать развитию мозга вашего ребенка, вы должны читать и говорить вслух перед ним.
21. Ваш мозг в основном состоит из жира
Мозг, состоящий минимум на 60% из жира, является самым жирным органом в вашем теле. Вот почему полезные жиры, такие как омега-3 и омега-6, жизненно важны для здоровья мозга и всего тела. Здоровый жир помогает стабилизировать клеточные стенки головного мозга. Он также может уменьшить воспаление и помогает иммунной системе функционировать должным образом.
22. Спать необходимо
Ваше тело и мозг нуждаются в отдыхе, чтобы нормально функционировать.
Суждение, память и время реакции могут быть нарушены, если кто-то не выспался. Это связано с тем, что лишение сна убивает клетки головного мозга. Правильный сон также важен для сохранения памяти. Во время сна мозг накапливает все воспоминания за день.
Чувствуете усталость? Давай, зевай. Исследования показывают, что зевота охлаждает мозг. Лишение сна повышает температуру мозга. Вы подозреваете, что у вас могут быть симптомы расстройства сна? Свяжитесь с нашим Центром сна сегодня!
————–
Сложность мозга трудно понять даже врачам и ученым. DENT обеспечивает высочайшее качество и заботу о пациентах в регионе Западный Нью-Йорк, что является прямым результатом неустанного стремления оставаться в авангарде медицинских достижений и передовых технологий.
Поддерживая ценные партнерские отношения с другими врачами-специалистами и стремясь использовать самые яркие умы в области медицины и клинических исследований, вы можете быть уверены, что, приходя в DENT, вы получаете наилучшую неврологическую помощь.
Позвоните по телефону (716) 250-2000, чтобы записаться на прием к неврологу уже сегодня!
Картирование мозга мыши и, соответственно, человеческого мозга
Цепи человеческого мозга содержат более 100 миллиардов нейронов, каждый из которых связан со многими другими нейронами через тысячи синаптических связей, в результате чего орган весом в три фунта это гораздо сложнее, чем сумма его бесчисленных частей.
Однако в последние годы революционные достижения в области визуализации, секвенирования и вычислительных технологий открыли возможность точного картирования человеческого мозга с разрешением его молекулярных и клеточных компонентов. В то время как эта конечная цель еще не достигнута, исследователи неуклонно продвигаются вперед с меньшей, но не менее важной задачей: атласом мозга мыши.
Атлас мозга мыши представляет собой многолетнюю многопрофильную работу по анализу геномики, лежащей в основе формы и функции мозга мыши, которая служит моделью для соответствующих исследований человека.
Фото: Allen Brain Institute
В специальном выпуске Nature , опубликованном в сети 7 октября 2021 года, исследователи из Калифорнийского университета в Сан-Диего с коллегами по всей стране описывают свой прогресс в сборе статей. Две статьи, в которых ученые Калифорнийского университета в Сан-Диего выступали в качестве старших авторов, дополнительно уточняют организацию клеток в ключевых областях мозга мыши и, что более важно, организацию транскриптомных, эпигеномных и регуляторных факторов и элементов, которые обеспечивают эти клетки мозга. с функцией и целью.
«Чтобы по-настоящему понять, как функционирует мозг, и на основе этих знаний разработать новые лекарства и методы лечения для улучшения жизни и здоровья людей, нам необходимо увидеть и количественно оценить структуру, организацию и функции мозга вплоть до уровня отдельных клеток», — сказал Бинг. Рен, доктор философии, директор Центра эпигеномики, профессор клеточной и молекулярной медицины в Медицинской школе Калифорнийского университета в Сан-Диего и член Института исследования рака Людвига в Калифорнийском университете в Сан-Диего.
«Глубина и специфичность очень важны», — согласился Эран А. Мукамель, доктор философии, директор Лаборатории вычислительной динамики нейронной ДНК и доцент кафедры когнитивных наук Калифорнийского университета в Сан-Диего. «Нам нужен исчерпывающий список частей мозга, включающий не только расположение и соединения нейронов, но и молекулярные и эпигенетические отпечатки пальцев, которые придают им особую идентичность».
Генетические регуляторные элементы
С 2006 года предпринимаются согласованные международные усилия по созданию трехмерного атласа мозга мыши размером примерно с горошину, состоящего примерно из 8–14 миллионов нейронов и глиальных клеток. . Хотя мозг мыши не является миниатюрной копией человеческого мозга, он оказался мощной моделью для изучения многих функций человеческого мозга, болезней и психических расстройств, отчасти потому, что гены, ответственные за построение и работу органов человека и грызунов, 90 процентов идентичны.
В своей статье старший автор Рен, его коллеги и сотрудники Центра эпигеномики сосредоточились на создании атласа регуляторных элементов генов в головном мозге мыши, самом эволюционно молодом участке мозга, который поддерживает высокоуровневое сенсорное восприятие, моторный контроль и когнитивные функции.
Недавние исследования мозга мышей и человека показали, что головной мозг содержит сотни типов нервных клеток, распределенных в разных областях, но программы регуляции транскрипции — направления, ответственные за уникальный паттерн экспрессии генов каждой клетки и, следовательно, ее идентичность и функцию — остаются неизвестными.
Команда Рена исследовала доступный хроматин — вещество хромосом — в более чем 800 000 отдельных ядер клеток из 45 мест в мозгу взрослой мыши, а затем использовала данные для картирования состояния 491 818 кандидатных цис-регуляторных элементов ДНК в 160 различных типах клеток. . Цис-регуляторные элементы представляют собой участки некодирующей ДНК, которые регулируют транскрипцию (копирование сегмента ДНК в РНК) соседних генов.
Они обнаружили, что разные типы нейронов расположены в разных областях мозга мыши, а специфичность их пространственного распределения и функции коррелирует и, вероятно, управляется уникальным набором цис-регуляторных элементов ДНК в каждом типе клеток.
Действительно, было независимо показано, что некоторые из специфических для типа клеток элементов, идентифицированных командой Рена, достаточны для управления экспрессией репортерного гена в определенных подклассах нейронов в мозге мыши.
Удивительно, но большинство цис-регуляторных элементов мозга мыши, картированных исследователями, имеют гомологичные или сходные последовательности в геноме человека, которые могут действовать как регуляторные элементы и, следовательно, могут использоваться для аннотирования регуляторных элементов генов, участвующих в спецификации типа клеток головного мозга человека. .
Рен сказал, что полученные результаты обеспечивают основу для всестороннего анализа программ регуляции генов мозга млекопитающих, включая людей, и могут помочь в интерпретации некодирующих вариантов риска, которые способствуют различным неврологическим заболеваниям и признакам у людей.
Транскриптомные и эпигеномные элементы
Каждая клетка или популяция клеток продуцирует уникальный набор РНК-транскриптов — цепочек РНК, транскрибируемых из ДНК, которые передают генетические инструкции для белков, управляющих и поддерживающих жизнь.
Подсчитано, что каждую секунду в клетках млекопитающих происходят миллионы химических реакций. Эта сложность в сочетании с растущими наборами данных, описывающих функции генов, жиров, белков, сахаров и других игроков в клеточной биологии, усложняют попытки понять, как мозг организован и функционирует.
Мукамель и его коллеги объединили передовые методы секвенирования, чтобы сосредоточиться на первичной моторной коре головного мозга мыши, области мозга, отвечающей за движение. Они создали более 500 000 транскриптомов и эпигеномов — исчерпывающие списки всех молекул РНК и модификаций ДНК, которые делают каждую клетку мозга мыши уникальной.
Используя новые вычислительные и статистические модели, они создали мультимодальный атлас 56 типов нейронных клеток в первичной моторной коре мыши, который всесторонне описывает их молекулярные, геномные и анатомические особенности.
Мукамель сказал, что исследование показало, что каждая клетка мозга имеет скоординированный паттерн экспрессии генов и эпигенетической регуляции, которые могут быть распознаны с высокой точностью с использованием различных методов секвенирования.
Точно так же, как у человека есть характерный почерк, черты лица, голосовые паттерны и черты личности, авторы обнаружили, что сигнатуры РНК и ДНК типов клеток в моторной коре отличают каждую клетку от соседних.
И точно так же, как наша человеческая индивидуальность способствует силе и разнообразию наших сообществ, сказал Мукамель, уникальные паттерны экспрессии и регуляции генов в мозговых цепях поддерживают очень разнообразную сеть клеток со специализированными ролями и взаимозависимыми функциями.
Объединив как эпигеномные, так и транскриптомные данные из беспрецедентного количества клеток, Мукамель сказал, что исследование демонстрирует потенциал технологий секвенирования отдельных клеток для всестороннего картирования типов клеток мозга — урок, который поможет понять более сложные схемы человеческого мозг.
«Атлас регуляторных элементов генов в головном мозге взрослых мышей»
В соавторстве: Ян Э. Ли, Себастьян Прейссл, Сяомэн Хоу, Цзыян Чжан, Кай Чжан, Юньцзян Цю, Оливье Пуарион, Бин Ли, Джошуа Чиу, Наоки Кубо, Ронгсинь Фан, Синьсинь Ван, Джи Юн Хань, Имин Ян, Майкл Миллер, Саманта Куан, Дэвид Горкин, Кайл Дж.
Голтон и Эран А. Мукамель, все из Калифорнийского университета в Сан-Диего; Ханцин Лю, Хасинта Лусеро, Антонио Пинто-Дуарте, Майкл Нанн и М. Маргарита Беренс, Институт Солка; Сяоюй Ян и Инь Шен, UCSF; и Джозеф Р. Экер, Медицинский институт Солка и Говарда Хьюза.
«Атлас транскриптомных и эпигеномных клеток первичной моторной коры мыши»
Соавторы: Zizhen Yao, Darren Bertagnolli, Tamara Casper, Kirsten Crichton, Nick Dee, Olivia Fong, Jeff Goldy, Mike Hawrylycz, Matthew Kroll, Kanan Латиа, Делисса Макмиллен, Тук Нги Нгуен, Тхань Фам, Кристин Риморин, Кимберли Смит, Джозеф Сулк, Майкл Тиу, Эми Торкельсон, Герман Тунг, Босилька Тасич, Хонгкуи Зенг и Синди ван Вельтховен, все из Института наук о мозге им. Аллена; Ханьцин Лю, Эндрю И. Олдридж, Анна Бартлетт, Чонгюань Луо, Джозеф Р. Нери, Шенг-Йонг Ню, М. Маргарита Беренс, Хасинта Д. Лусеро, Джулия К. Остин, Антонио Пинто-Дуарте и Джозеф Р. Экер, все в Институте Солка; Фанмин Се, Уэйн И. Дойл, Жунсинь Фан, Сяомэн Хоу, Оливье Пуарион, Себастьян Прейсл, Синьсинь Ван и Бинг Рен, все из Калифорнийского университета в Сан-Диего; Сет А.
Частично финансирование поступило от Национальных институтов здравоохранения (грант U19Mh21483), Медицинского института Говарда Хьюза, Национальных институтов здравоохранения BRAIN Initiative (гранты U19Mh214830, U19Mh221282, U19Mh214821, R24Mh214788, U24Mh214827, R484Mh21) и Национального института им. Другие коммуникативные расстройства (DC013817), Фонд здоровья слуха и Национальный институт общих медицинских наук (GM114267).
Раскрытие информации: Рен является соучредителем и консультантом Arima Genomics Inc., а также соучредителем Epigenome Technologies. Голтон является консультантом Genentech и акционером Vertex Pharmaceuticals. Экер входит в научный консультативный совет Zymo Research, Inc. Харченко входит в научный консультативный совет Celsius Therapeutics, Inc. Регев является акционером и основателем Celsius Therapeutics, акционером Immunitas и членом научного консультативного совета Syros Pharmaceuticals, Neogen Therapeutics, Asimov and Thermo Fisher Scientific.