Các nhà khoa học tiết lộ các loại tế bào não mới ở người

Các nhà thần kinh học đã khám phá ra một cách phân loại các tế bào thần kinh ở mức độ phân tử. Điều này giúp các nhà khoa học tạo ra một “danh sách các phần” của não bộ và có thể đưa ra các phương pháp nhằm cải thiện chức năng của chúng.

Việc lập bản đồ chính xác bộ não người và chức năng của nó có lẽ là một bước tiến đầy hứa hẹn giúp biến đổi hoạt động của con người ở mức độ cơ bản. Nhận thức về chức năng của não ở mức độ phân tử có thể giúp chúng ta tìm ra những cách mới để chống lại các bệnh về thần kinh và thậm chí giúp tăng cường trí thông minh của con người.

Đã có rất nhiều các nghiên cứu phát triển các công nghệ tích hợp vào bộ não nhằm tăng cường chức năng của chúng. Tuy nhiên, trước khi có thể triển khai những công nghệ như vậy, chúng ta cần phải hiểu đầy đủ về cách thức bộ não hoạt động.

Trước đây, để xác định các loại tế bào thần kinh khác nhau, các nhà khoa học đã tiến hành nghiên cứu mức độ biểu hiện của các phân tử RNA trong các tế bào não riêng biệt. Tuy nhiên mức độ RNA có thể thay đổi nhanh chóng khi các tế bào tiếp xúc với các điều kiện mới, thậm chí là theo thời gian. Vì vậy mà gần đây chúng ta đã tiến được gần hơn một chút tới điều này khi một nhóm nghiên cứu từ Viện Salk và Đại học California San Diego thông báo rằng họ đã thực hiện được một khám phá lớn trong lĩnh vực này.

Nghiên cứu nay sử dụng một phương pháp mới vừa được phát triển gọi là snmC-seq để giải trình tự các đoạn methyl hóa của mỗi tế bào, vốn thường ổn định ở trong tế bào đã trưởng thành. Nghiên cứu được tiến hành trên phần vỏ não trước của cả chuột và người, khu vực não chịu trách nhiệm cho các tư duy phức tạp, các hành vi xã hội, cá nhân và đưa ra quyết định. Các nhà khoa học đã tiến hành phân lập được 3377 tế bào thần kinh từ vỏ não trước của chuột và 2784 tế bào thần kinh từ vỏ não trước của một người đàn ông 25 tuổi đã qua đời.

Theo đồng tác giả Joseph Ecker, giáo sư và là giám đốc Phòng thí nghiệm phân tích hệ gen của Salk và cũng là một điều tra viên của Viện Y tế Howard Hughes cho biết “Cách đây hàng thập kỷ, các tế bào thần kinh được xác định bằng hình dạng của chúng. Bây giờ chúng tôi đang áp dụng một phương pháp phân tử thông qua việc xem xét sự thay đổi của cấu tạo methyl hóa giữa các tế bào để từ đó có thể biết đó là loại tế bào nào một cách khá chính xác”.

Với các tế bào thần kinh phân lập từ vỏ não trán chuột, các nhà khoa học đã tìm và nhóm lại thành 16 phân nhóm dựa trên các mô hình methyl hóa, trong khi các tế bào thần kinh tại vỏ não trước của người lại đa dạng hơn và hình thành nên 21 phân nhóm. Các tế bào thần kinh ức chế - những tế bào đưa ra các tín hiệu dừng cho các thông tin trong não – cho thấy mô hình methyl hóa bảo thủ hơn so với các tế bào thần kinh kích thích ở cả chuột và người. Nghiên cứu cũng xác định được các phân nhóm tế bào thần kinh ở người chưa hề được định nghĩa trước đó.

Tóm lại, bằng cách giải trình tự cấu trúc phân tử của các tế bào thần kinh khá giống nhau khi quan sát dưới kính hiển vi, chúng ta có thể bắt đầu phân loại chúng thành các phân nhóm nhỏ để hiểu rõ hơn về chức năng của từng nhóm. Điều này mở ra khả năng hiểu biết về những tế bào thần kinh nằm tại cùng một vùng của não bộ, có hình dạng giống nhau nhưng lại khác nhau về hành vi.

“Chúng tôi nghĩ một cách khá chắc chắn rằng chúng ta có thể phân tách bộ não thành các tế bào riêng biệt, giải trình tự methyl hóa của chúng và xác định các loại tế bào mới cùng với các yếu tố điều hòa gen của chúng, các chỉ thị di truyền này sẽ làm nổi bật sự khác biệt giữa các tế bào thần kinh”, Ecker cho biết.

Theo Chongyuan Luo, cộng sự nghiên cứu của Salk đồng thời, là đồng tác giả của bài báo này, việc so sánh và phân loại này sẽ mở ra một loạt các hướng đi mới: “Có hàng trăm đến hàng nghìn các loại tế bào não có chức năng và hành vi khác nhau và điều này là vô cùng quan trọng để hiểu cách bộ não hoạt động”.

Sự hiểu biết về bộ não đến mức độ này tại thời điểm hiện tại chắc chắn sẽ mở ra một loạt các khả năng trong việc điều trị bệnh, cũng như chuẩn bị cho một bước tiến mới trong việc tích hợp của các kỹ thuật sinh học trong tương lai.