NeurowissenschaftlerInnen erforschen schon seit mehr als 100 Jahren die Eigenschaften der Neuronen im Gehirn. Dem BRAIN Initiative Cell Census Network (BICCN), an der auch Forscher der Universität Tübingen beteiligt sind, ist es gelungen, genetische Informationen über mehr als eine Million Zellen zu sammeln. Ziel war es, einen Katalog auf Grundlage eines „Zellzensus“ zu erstellen, der die verschiedenen Neuronentypen definiert, und zwar inklusive ihrer spezifischen Merkmale und Verteilung im Gehirn. Da die Wissenschaftler die Zellen von Mäusen, Weißbüschellaffen und Menschen analysierten, konnten sie sogar die evolutionäre Entwicklung der verschiedenen Nervenzelltypen nachzeichnen. Das Ergebnis ist ein Zellatlas, der einen bislang nicht gekannten Überblick über den motorischen Kortex und dessen Entwicklung im Laufe der Evolution bietet. Der Atlas wurde am 6. Oktober 2021 in einer Sonderausgabe von Nature veröffentlicht.

BU: Diese „Landkarte der Neuronentypen“ zeigt symbolisch die Ordnung der Nervenzellen im motorischen Kortex der Maus: Die großen genetischen Familien sind klar voneinander zu unterscheiden, wie Länder auf einer Karte. Innerhalb jeder Familie zeigen die Neuronen – hier abgebildet als weiße Punkte - jedoch mit Blick auf ihre wichtigsten Eigenschaften fortlaufende Veränderungen.

© Illustration: Franz-Georg Stämmele und Dmitry Kobak/Universität Tübingen

Wertvolle Daten für die Neurowissenschaft

„Die Daten aus dem neuen Zellatlas unserer Forschungskooperation werden für die Neurowissenschaft eine unschätzbar wertvolle Ressource sein“, sagt Philipp Berens, Professor am Forschungsinstitut für Augenheilkunde der Universität Tübingen Sprecher des Exzellenzclusters „Maschinelles Lernen“. „Indem wir unser Wissen aus dem maschinellen Lernen einbringen, stellen wir die Verbindung von der Genetik zur Physiologie und zur Anatomie der Neuronen her. Das kann entscheidend sein, wenn es darum geht, Krankheiten, die das Gehirn betreffen, auf Ebene der Zellen zu verstehen.“, so der Experte weiter.

Die Wissenschaftler der Universität Tübingen haben zu dieser Gemeinschaftsleistung eine Studie beigesteuert, in der sie die verschiedenen Zelltypen im motorischen Kortex der Maus auf Grund mehrerer Datentypen charakterisieren. Die Arbeit unter der Leitung von Philipp Berens, Prof. Andreas Tolias vom Baylor College of Medicine in Houston, Texas (USA), und Prof. Rickard Sandberg vom Karolinska Institutet in Stockholm (Schweden) liefert eine der bisher vollständigsten Beschreibungen der Vielfalt verschiedener Neuronentypen im Maushirn. Sie ist Teil der Sonderausgabe von Nature und wurde zuvor bereits online publiziert.

Quelle: PI Universität Tübingen, 06.10.2021

Publikationen:

Scala, F., Kobak, D., Bernabucci, M. et al.: Phenotypic variation of transcriptomic cell types in mouse motor cortex. Nature (2020), https://doi.org/10.1038/s41586-020-2907-3

Überblicksartikel: BRAIN Initiative Cell Census Network (BICCN): A multimodal cell census and atlas of the mammalian primary motor cortex.