ลอนดอน: นักวิทยาศาสตร์ได้เปิดเผยว่ารูปแบบตัวรับสร้างหลักการจัดระเบียบที่สำคัญในสมอง
ทีมนักวิจัยข้ามชาติทำแผนที่ตัวรับสารสื่อประสาทในสมองของลิงแสมได้แสดงให้เห็นการทำงานที่มีศักยภาพในการแยกความคิดและอารมณ์ภายในออกจากสิ่งที่สร้างขึ้นโดยปัจจัยภายนอก
ชุดข้อมูลที่กว้างขวางได้รับการเผยแพร่สู่สาธารณะ โดยทำหน้าที่เป็นตัวเชื่อมระหว่างมิติต่างๆ ของประสาทวิทยาศาสตร์ ตั้งแต่ระดับจุลภาคไปจนถึงสมองที่สมบูรณ์
ผู้เขียนนำ ฌอน ฟราวดิสต์-วอลช์จากภาควิชาวิทยาการคอมพิวเตอร์แห่งมหาวิทยาลัยบริสตอลอธิบายว่า “ลองจินตนาการว่าสมองเป็นเมืองหนึ่ง ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา การวิจัยสมองมุ่งเน้นไปที่การศึกษาเส้นทางของมัน แต่ในงานวิจัยนี้ เราได้จัดทำแผนที่ที่มีรายละเอียดมากที่สุดของ สัญญาณไฟจราจร – ตัวรับสารสื่อประสาท – ที่ควบคุมการไหลของข้อมูล
“เราได้ค้นพบรูปแบบในการจัดเรียง ‘สัญญาณไฟจราจร’ ซึ่งช่วยให้เราเข้าใจการทำงานของมันในการรับรู้ ความจำ และอารมณ์
“มันเหมือนกับการค้นหากุญแจสู่การจราจรในเมือง และมันเปิดโอกาสอันน่าตื่นเต้นสำหรับการทำความเข้าใจว่าสมองปกติทำงานอย่างไร
“ในอนาคต นักวิจัยคนอื่นๆ อาจใช้แผนที่เหล่านี้เพื่อกำหนดเป้าหมายเครือข่ายและการทำงานของสมองโดยเฉพาะด้วยยาใหม่
“การศึกษาของเรามีเป้าหมายเพื่อสร้างแผนที่ที่มีรายละเอียดมากที่สุดของ ‘สัญญาณไฟจราจร’ เหล่านี้”
ทีมวิจัยใช้เทคนิคที่เรียกว่าการถ่ายภาพด้วยรังสีอัตโนมัติในหลอดทดลองเพื่อทำแผนที่ความหนาแน่นของตัวรับจากระบบสารสื่อประสาทที่แตกต่างกัน 6 ระบบในบริเวณสมองกว่า 100 แห่ง
เพื่อค้นหารูปแบบในข้อมูลจำนวนมหาศาลนี้ พวกเขาใช้เทคนิคทางสถิติและใช้เทคนิคการสร้างภาพระบบประสาทสมัยใหม่ ผสมผสานกับความรู้ทางกายวิภาคของผู้เชี่ยวชาญ สิ่งนี้ทำให้พวกเขาค้นพบความสัมพันธ์ระหว่างรูปแบบของตัวรับ การเชื่อมต่อของสมอง และลักษณะทางกายวิภาค
จากการทำความเข้าใจองค์กรตัวรับทั่วทั้งสมอง หวังว่าการศึกษาใหม่ๆ จะสามารถเชื่อมโยงการทำงานของสมอง พฤติกรรม และการออกฤทธิ์ของยาได้ดีขึ้น
ยิ่งไปกว่านั้น เนื่องจากตัวรับเป็นเป้าหมายของยา การวิจัยอาจเป็นแนวทางในการพัฒนาการรักษาแบบใหม่ที่มุ่งเป้าหมายไปที่การทำงานของสมองโดยเฉพาะในอนาคต
ดร. Froudist-Walsh กล่าวเพิ่มเติมว่า “ต่อไป เรามีเป้าหมายที่จะใช้ชุดข้อมูลนี้เพื่อพัฒนาแบบจำลองการคำนวณของสมอง
“แบบจำลองเครือข่ายประสาทที่ได้รับแรงบันดาลใจจากสมองเหล่านี้จะช่วยให้เราเข้าใจการรับรู้และความจำตามปกติ รวมถึงความแตกต่างในผู้ที่มีอาการเช่นโรคจิตเภทหรืออยู่ภายใต้อิทธิพลของสารอย่าง ‘เห็ดวิเศษ’
“เรายังวางแผนที่จะบูรณาการสิ่งที่ค้นพบในสปีชีส์ต่างๆ ได้ดีขึ้น โดยเชื่อมโยงรายละเอียดเกี่ยวกับประสาทวิทยาศาสตร์ในระดับวงจรที่มักดำเนินการในสัตว์ฟันแทะ ไปจนถึงกิจกรรมของสมองขนาดใหญ่ที่พบในมนุษย์”
การสร้างแผนที่การแสดงออกของรีเซพเตอร์ที่สามารถเข้าถึงได้อย่างเปิดเผยทั่วทั้งคอร์เทกซ์ที่รวมข้อมูลการสร้างภาพทางประสาทสามารถเพิ่มความเร็วในการแปลข้ามสปีชีส์
Nicola Palomero-Gallagher นักวิจัย HBP จาก Forschungszentrum Julich กล่าวว่า “กำลังเปิดให้ใช้งานฟรีสำหรับชุมชนประสาทวิทยาศาสตร์ผ่านโครงสร้างพื้นฐาน EBRAINS ของโครงการ Human Brain เพื่อให้นักประสาทวิทยาคอมพิวเตอร์คนอื่นๆ สามารถนำไปใช้ได้โดยมีเป้าหมายเพื่อสร้างแบบจำลองทางชีววิทยาอื่นๆ” และผู้เขียนอาวุโสของบทความ
ทีมนักวิจัยข้ามชาติทำแผนที่ตัวรับสารสื่อประสาทในสมองของลิงแสมได้แสดงให้เห็นการทำงานที่มีศักยภาพในการแยกความคิดและอารมณ์ภายในออกจากสิ่งที่สร้างขึ้นโดยปัจจัยภายนอก
ชุดข้อมูลที่กว้างขวางได้รับการเผยแพร่สู่สาธารณะ โดยทำหน้าที่เป็นตัวเชื่อมระหว่างมิติต่างๆ ของประสาทวิทยาศาสตร์ ตั้งแต่ระดับจุลภาคไปจนถึงสมองที่สมบูรณ์
ผู้เขียนนำ ฌอน ฟราวดิสต์-วอลช์จากภาควิชาวิทยาการคอมพิวเตอร์แห่งมหาวิทยาลัยบริสตอลอธิบายว่า “ลองจินตนาการว่าสมองเป็นเมืองหนึ่ง ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา การวิจัยสมองมุ่งเน้นไปที่การศึกษาเส้นทางของมัน แต่ในงานวิจัยนี้ เราได้จัดทำแผนที่ที่มีรายละเอียดมากที่สุดของ สัญญาณไฟจราจร – ตัวรับสารสื่อประสาท – ที่ควบคุมการไหลของข้อมูล
“เราได้ค้นพบรูปแบบในการจัดเรียง ‘สัญญาณไฟจราจร’ ซึ่งช่วยให้เราเข้าใจการทำงานของมันในการรับรู้ ความจำ และอารมณ์
“มันเหมือนกับการค้นหากุญแจสู่การจราจรในเมือง และมันเปิดโอกาสอันน่าตื่นเต้นสำหรับการทำความเข้าใจว่าสมองปกติทำงานอย่างไร
“ในอนาคต นักวิจัยคนอื่นๆ อาจใช้แผนที่เหล่านี้เพื่อกำหนดเป้าหมายเครือข่ายและการทำงานของสมองโดยเฉพาะด้วยยาใหม่
“การศึกษาของเรามีเป้าหมายเพื่อสร้างแผนที่ที่มีรายละเอียดมากที่สุดของ ‘สัญญาณไฟจราจร’ เหล่านี้”
ทีมวิจัยใช้เทคนิคที่เรียกว่าการถ่ายภาพด้วยรังสีอัตโนมัติในหลอดทดลองเพื่อทำแผนที่ความหนาแน่นของตัวรับจากระบบสารสื่อประสาทที่แตกต่างกัน 6 ระบบในบริเวณสมองกว่า 100 แห่ง
เพื่อค้นหารูปแบบในข้อมูลจำนวนมหาศาลนี้ พวกเขาใช้เทคนิคทางสถิติและใช้เทคนิคการสร้างภาพระบบประสาทสมัยใหม่ ผสมผสานกับความรู้ทางกายวิภาคของผู้เชี่ยวชาญ สิ่งนี้ทำให้พวกเขาค้นพบความสัมพันธ์ระหว่างรูปแบบของตัวรับ การเชื่อมต่อของสมอง และลักษณะทางกายวิภาค
จากการทำความเข้าใจองค์กรตัวรับทั่วทั้งสมอง หวังว่าการศึกษาใหม่ๆ จะสามารถเชื่อมโยงการทำงานของสมอง พฤติกรรม และการออกฤทธิ์ของยาได้ดีขึ้น
ยิ่งไปกว่านั้น เนื่องจากตัวรับเป็นเป้าหมายของยา การวิจัยอาจเป็นแนวทางในการพัฒนาการรักษาแบบใหม่ที่มุ่งเป้าหมายไปที่การทำงานของสมองโดยเฉพาะในอนาคต
ดร. Froudist-Walsh กล่าวเพิ่มเติมว่า “ต่อไป เรามีเป้าหมายที่จะใช้ชุดข้อมูลนี้เพื่อพัฒนาแบบจำลองการคำนวณของสมอง
“แบบจำลองเครือข่ายประสาทที่ได้รับแรงบันดาลใจจากสมองเหล่านี้จะช่วยให้เราเข้าใจการรับรู้และความจำตามปกติ รวมถึงความแตกต่างในผู้ที่มีอาการเช่นโรคจิตเภทหรืออยู่ภายใต้อิทธิพลของสารอย่าง ‘เห็ดวิเศษ’
“เรายังวางแผนที่จะบูรณาการสิ่งที่ค้นพบในสปีชีส์ต่างๆ ได้ดีขึ้น โดยเชื่อมโยงรายละเอียดเกี่ยวกับประสาทวิทยาศาสตร์ในระดับวงจรที่มักดำเนินการในสัตว์ฟันแทะ ไปจนถึงกิจกรรมของสมองขนาดใหญ่ที่พบในมนุษย์”
การสร้างแผนที่การแสดงออกของรีเซพเตอร์ที่สามารถเข้าถึงได้อย่างเปิดเผยทั่วทั้งคอร์เทกซ์ที่รวมข้อมูลการสร้างภาพทางประสาทสามารถเพิ่มความเร็วในการแปลข้ามสปีชีส์
Nicola Palomero-Gallagher นักวิจัย HBP จาก Forschungszentrum Julich กล่าวว่า “กำลังเปิดให้ใช้งานฟรีสำหรับชุมชนประสาทวิทยาศาสตร์ผ่านโครงสร้างพื้นฐาน EBRAINS ของโครงการ Human Brain เพื่อให้นักประสาทวิทยาคอมพิวเตอร์คนอื่นๆ สามารถนำไปใช้ได้โดยมีเป้าหมายเพื่อสร้างแบบจำลองทางชีววิทยาอื่นๆ” และผู้เขียนอาวุโสของบทความ