В девет отделни проучвания изследователите са обърнали внимание на измененията в отделните видове мозъчни клетки, настъпващи с течение на времето. Учените са постигнали и напредък в разшифроването на молекулярните процеси, които стоят в основата на някои от най-опустошителните мозъчни заболявания - стъпка към възможни нови методи на лечение.
Префронталният кортекс е предната част на външния слой на мозъка, разположен зад челото. Той помага на човека да планира, да взема решения, да регулира емоциите си и да адаптира поведението си.
Състоянието на този дял освен това може да се влоши с напредването на възрастта, а много психични и невродегенеративни заболявания могат да засегнат функциите му.
Учените са изследвали генната активност в ядрата на над 6,3 милиона мозъчни клетки - неврони, имунни клетки, клетки, свързани с кръвоносните съдове, и клетки, които помагат за поддържането на мозъчната функция. Те са взети от 1494 починали донори - от бебешка възраст до 108 години, с различен генетичен произход.
Сред донорите е имало както индивиди без диагностицирано мозъчно заболяване, така и такива с диагнози като болест на Алцхаймер, болест на Паркинсон, деменция с телца на Леви, съдова деменция, шизофрения и биполярно разстройство.
Изследването е установило общи модели, характерни за някои от заболяванията, както и такива, специфични за отделните състояния, отбелязва Ройтерс.
"Като цяло тези проучвания помагат да се обясни къде настъпват промените, свързани със заболяването, и кои биологични процеси заслужават по-задълбочено изучаване", казва д-р Панос Русос, директор на Центъра за неврогеномика на заболяванията към Медицинското училище "Икан" в Маунт Синай, Ню Йорк, и ръководител на изследването, публикувано в сп. "Нейчър" и други научни издания.
"Ефективното лечение трябва да въздейства върху правилния биологичен процес в правилните клетки. Тази карта помага да се стесни обхватът на това търсене", допълва той.
Картата може да идентифицира уязвими клетки, да разкрие процеси, свързани със запазена мозъчна функция, и да помогне на изследователите да решат кои потенциални терапевтични мишени да тестват, отбелязва Русос.
Изследователите са установили, че болестта на Алцхаймер, деменцията с телца на Леви, съдовата деменция и болестта на Паркинсон имат особено силни сходства в генната активност, свързана с развитието на нервните клетки, комуникацията между невроните и биологията на кръвоносните съдове.
Изследователите също така са идентифицирали общи механизми при болестта на Алцхаймер и болестта на Паркинсон в микроглиите - имунните клетки, намиращи се в мозъка.
Сравнявайки мозъчни проби от донори на различна възраст, изследователите са открили мащабни молекулярни изменения по време на развитието до достигане на зряла възраст, относителна стабилност през по-голямата част от зрялата възраст и последващи промени в по-късните години, особено в имунните и поддържащите клетки.
"Това предоставя отправна точка за разграничаване на типичното стареене от измененията, свързани с болести", обяснява д-р Панос Русос, цитиран от Ройтерс.
Изследователите са определили възрастта от около 24 години като преходен момент, след който по-голямата част от повечето видове клетки в тази част на мозъка стават по-стабилни.
"Това не означава, че мозъкът изведнъж спира да се развива на 24-тия рожден ден на човек или че на тази възраст започва процес на упадък. Други аспекти на мозъчната биология продължават да се променят през целия живот", допълва Русос.
Изследователите са открили клетъчни модели, свързани с различия в когнитивните функции и с депресията, съпътстваща болестта на Алцхаймер. Например, при хора, запазили когнитивните си функции въпреки наличието на значителна патология, характерна за заболяването, се наблюдават различия в процесите, свързани с енергийния обмен в мозъчните клетки.
"Тези данни дават насоки за възможни защитни механизми, които се нуждаят от по-нататъшно проучване", посочва Русос.
Изследователите са свързали наследствения генетичен риск от заболявания с конкретни гени и клетъчни типове и са картографирали генетичните въздействия върху активността на повече от 14 000 гена.
Учените също така са реконструирали дневните модели на генна активност, използвайки мозъчни проби от хора, починали в различни часове на денонощието. При по-младите хора и тези на средна възраст гените, свързани с биологичния часовник, са демонстрирали координирани модели на активност в невроните. При по-възрастните хора тези модели са били по-слабо синхронизирани.
"Това подсказва, че стареенето променя начина, по който се организират дневните биологични ритми в мозъка. Важен въпрос за бъдещи изследвания е дали възстановяването на тези ритми може да подобри здравето на мозъка", казва още д-р Панос Русос.
Изследователите също така са създали молекулярни профили за отделни донори, страдащи от болестта на Алцхаймер, и са идентифицирали различия в генната регулация. Учените са предвидили и взаимодействията между различните видове клетки при отделни индивиди, информира Ройтерс.
"Това помага да се обясни биологичните вариации сред хора с една и съща диагноза и предоставя основа за проучване на по-индивидуализирани стратегии за лечение", посочва Русос.