Veliki atlas bazalnih ganglija mapirao milijune moždanih stanica i otvorio put novim istraživanjima bolesti

Znanstvenici su objavili novu referentnu kartu bazalnih ganglija, duboko smještenih struktura mozga koje sudjeluju u pokretu, učenju navika, nagradi, motivaciji i donošenju odluka. Paket studija objavljen 12. studenoga 2026. povezuje identitet pojedinačnih stanica, njihovu gensku i epigenetsku aktivnost, prostorni položaj i električna svojstva.

Projekt je dio mreže BRAIN Initiative Cell Atlas Network, uz potporu američkog Nacionalnog instituta za zdravlje. Prema razradi koju je objavio Nature, atlas obuhvaća oko 25,5 milijuna stanica iz ljudi, makakija i marmozeta, uz usporedbe s ranije objavljenim podacima o mišu.

To nije jednostavna slika mozga. Atlas je više razina podataka dovedenih u zajednički sustav, kako bi istraživači mogli pitati ne samo gdje se stanica nalazi, nego i koje gene koristi, kako je povezana s drugim stanicama i kako se njezino ponašanje mijenja u bolesti.

Zašto su bazalni gangliji važni?

Bazalni gangliji uključuju strukture kao što su striatum, globus pallidus i substantia nigra. One sudjeluju u odabiru i pokretanju radnji, ali njihov utjecaj nije ograničen na motoriku. Povezane su s učenjem navika, nagradom, motivacijom i donošenjem odluka.

Poremećaji tih krugova pojavljuju se u različitim neurološkim i psihijatrijskim stanjima. Parkinsonova i Huntingtonova bolest često se spominju zbog veze s pokretom, ali područje je važno i za autizam, shizofreniju, bipolarni poremećaj, Touretteov sindrom i ovisnost.

Problem za istraživače bio je u tome što bazalni gangliji nisu jedna homogena masa. Unutar istog područja nalaze se različite vrste neurona i glijalnih stanica. One mogu imati drukčiju gensku aktivnost, primati različite signale i različito reagirati na bolest. Bez precizne mape, svi ti tipovi lako se izgube u prosjeku.

Milijuni stanica, više vrsta i više metoda

U atlasu se nalazi oko 21 milijun stanica iz mozga šest ljudskih donora, tri milijuna iz tri makakija i 1,5 milijuna iz dva marmozeta. Istraživači su usporedili vrste i identificirali 61 tip stanice koji je očuvan kod ljudi, makakija i marmozeta kroz približno 76 milijuna godina evolucije.

Usporedba vrsta važna je zbog istraživanja na životinjskim modelima. Ako se određena vrsta stanice i njezina funkcija očuva kroz više vrsta primata, veća je mogućnost da model može pomoći u razumijevanju ljudskog mozga. To ne znači da su životinjski mozgovi isti, nego da atlas pokazuje gdje se sličnosti nalaze, a gdje prestaju.

Tehnološki, istraživači su kombinirali sekvenciranje pojedinačnih stanica s naprednim snimanjem i trodimenzionalnim koordinatama. Uključeni su podaci o ekspresiji gena, epigenetskim promjenama, organizaciji DNA u jezgri i električnoj aktivnosti.

Epigenetski podaci posebno su važni jer opisuju regulaciju gena. Dvije stanice mogu imati isti genetski materijal, ali aktivirati različite gene u različito vrijeme. Ta razlika utječe na njihovu ulogu i na način na koji mogu odgovoriti na bolest ili lijek.

Što atlas već pokazuje

Jedna od studija koristila je atlas za mapiranje autizma i uočavanje mogućih poremećaja u određenim populacijama stanica striatuma. Drugi radovi izdvojili su stanični tip povezan s genskim rizikom za shizofreniju i bipolarni poremećaj te promjene genske aktivnosti povezane sa starenjem.

Ovdje je važno razlikovati povezanost od uzročnosti. Ako se određeni genski signal češće pojavljuje u jednoj vrsti stanica, to ne znači automatski da je ta stanica jedini ili izravni uzrok bolesti. Atlas pomaže suziti pitanje, ali odgovor zahtijeva dodatna mjerenja, eksperimente i provjeru na drugim uzorcima.

Prednost je u tome što istraživači sada mogu usporediti zdravo i bolesno tkivo na preciznijoj razini. Umjesto pitanja “što se događa u striatumu?”, mogu pitati “koja se skupina stanica mijenja, koji se geni mijenjaju i u kojem prostornom kontekstu?”

Od karte do terapije nije kratak put

NIH i istraživački instituti atlas predstavljaju kao osnovu za buduće terapijske mete. Ako se u određenoj bolesti pokaže da je poremećena precizno definirana populacija stanica, terapija bi se jednoga dana mogla usmjeriti na nju, umjesto da široko djeluje na cijelo područje mozga.

To je dugoročni potencijal, a ne gotova terapija. Uzorci su pretežno postmortalni, a razlike među donorima, dobi, zdravstvenom stanju i kvaliteti tkiva mogu utjecati na rezultate. Atlas opisuje organizaciju i molekularne značajke, ali sam po sebi ne dokazuje da bi promjena jednog gena izliječila bolest.

Salk navodi i zasebnu epigenetsku studiju s 197.003 stanice bazalnih ganglija iz sedam ljudskih donora, integrirane u atlas od 261.331 stanice. To je podskup jedne komponente projekta, a ne brojka koja opisuje cijeli međuvrsni atlas. Različiti izvori koriste različite opsege ovisno o studiji koju predstavljaju.

Zašto je atlas važniji od jedne brojke

Najveća vrijednost projekta nije samo u broju stanica. Važna je mogućnost da se različite vrste podataka stave u isti prostorni i biološki okvir. Stanica više nije samo točka na popisu. Ona dobiva identitet, mjesto, genski profil i odnos prema susjednim stanicama.

Javno dostupni alati omogućuju istraživačima vizualno pretraživanje podataka i preslikavanje novih uzoraka na standardizirani trodimenzionalni atlas. To bi moglo olakšati usporedbu laboratorija i smanjiti problem da svaka skupina koristi vlastiti sustav klasifikacije.

Atlas bazalnih ganglija zato ne donosi jednu konačnu priču o mozgu. Donosi zajednički jezik za pitanja koja su dosad bila preširoka. Ako se taj jezik pokaže stabilnim i ako se nalazi potvrde na većem broju uzoraka, istraživanja bolesti mogu postati preciznija. Do tada, atlas je iznimno detaljna karta — važna upravo zato što karta nije isto što i lijek, ali bez nje je teško znati kamo dalje.