Hoe wordt een complex brain opgestart? Single-cell technologieën om de verbinding te maken tussen neurale celspecificatie en vroege hersenactiviteit.

De complexiteit van het menselijk brein komt vroeg tijdens de ontwikkeling tot stand dankzij een samenspel van patroonvorming, genetische regulatie en het verschijnen van electrische activiteit. Een belangrijke vraag hierbij is of specifieke verbindingspatronen tussen hersencellen noodzakelijk zijn voor deze hogere-orde organisatie. Het is vooralsnog onduidelijk of het ontstaan van hersenactiviteit geprogrammeerd zit in individuele cellen, of dat vroege activiteit van neuronen mee bijdragen tot deze hogere-orde organisatie. Het is ook onduidelijk of hierin een evolutionaire logica zit, een soort genetisch en elektrisch superpatroon dat aanleiding geeft tot de vorming van 'slimme hersenen'. Om deze moeilijke vragen te beantwoorden hebben we een multidisciplinaire aanpak nodig. Ons consortium bevat de nodige expertise om voor de eerste keer te meten hoe en wanneer vroege hersenactiviteit tot stand komt tijdens de ontwikkeling van humane en Octopus hersenen, op het niveau van individuele cellen, en hoe dit gerelateerd is aan specifieke celidentiteiten. Naast het geven van nieuwe basisinzichten, belooft onze methodologie een multi-dimensionaal platform te bieden dat toelaat neuro-ontwikkelingsstoornissen en psychiatrische aandoeningen alsook neuro-regeneratieprocessen op een zeer innovatieve manier te bestuderen.

Trefwoorden:single-cell genomics, organoids, multi-electrode arrays, human neurodevelopment, Octopus vulgaris, neural network activity

Disciplines:Single-cell data analyse, Transcriptomics, Semiconductor toepassingen, nanoelektronica en technologie, Orgaan engineering, Ontwikkelingsneurowetenschappen