Аннотация результатов, полученных в 2022 году
В настоящее время существует ощутимый дефицит упорядоченной информации о пренатальном развитии мозга на тканевом и клеточном уровне для сравнения этих данных с результатами неинвазивных исследований (УЗИ и МРТ), которые при всех своих достоинствах обладают гораздо более низким разрешением, чем гистологическое и иммуногистохимическе методы исследования. В рамках гранта РНФ "Иммунофенотипическая карта нейрогенеза коры головного мозга человека" нашему коллективу предоставлена возможность создать первый цифровой мультимодальный аннотированный атлас развития головного мозга человека на русском, английском и латинском языках. Выступая на конференциях с докладами о нашем проекте мы получили непротиворечивый запрос как от ученых фундаментального направления, так и от врачей-клиницистов, занимающихся непосредственно акушерством и другими связанными дисциплинами на создание такого сетевого ресурса. В этом году мы сосредоточились на описании таких структур развивающегося мозга, которые можно сопоставить с данными неинвазивных исследований, а именно развитие борозд и извилин, а также транзиторных зон стенки полушарий. Первым этапом нашей работы была первичная инвентаризация Коллекции лаборатории развития нервной системы и упорядочивание информации о содержащихся в ней образцах. Систематизация отдельной единицы хранения Коллекции на данный момент включает в себя: доступную информацию об образце (история болезни (при наличии) в деперсонифицированном виде, возраст, пол, размеры головного мозга (вес, результаты линейных измерений по длине, ширине и высоте), макрофотографии в различных проекциях, учет окрашенного материала и проведенных иммуногистохимических реакций с протоколами исследований и сканами препаратов в трех разрешениях (серия целиком, отдельные стекла и отдельные срезы серии). Окончательная систематизация будет проведена по мере выкладки образцов на сайте проекта. Вторым этапом была оцифровка серий гистологических препаратов мозга плодов в префетальном и в первой половине раннефетального периода (с 10 до 16 недель гестационного периода). Нами получено 8 серий изображений срезов, окрашенных по Нисслю, Маллори и гематоксилином и эозином, с разрешением объектива x20 с помощью системы МЕКОС-Ц2. Проведены постобработка полученных срезов, предварительное аннотирование и картирование, для части плодов составлено краткое описание основных событий в развитии переднего мозга на данном сроке и более подробное описание препаратов с учетом современной эмбриологической и анатомической терминологии. В результате проделанной работы у плодов человека в конце первого- начале второго триместра были описаны гистологические особенности формирования транзиторных зон стенок полушария, выявлены значительные гетерохронии по срокам развития в формировании этих зон в разных участках переднего мозга, описаны участки с опережающим развитием, уточнены сроки формирования первичных борозд. На третьем этапе работ произведена оцифровка серий и отдельных срезов головного мозга 22 плодов 10 -16 недель гестационного развития с результатами иммуногистохимических реакций с линейкой антител к основным нейральным маркерам (NeuN, GFAP, Vim, S100) , маркерам пролиферации (Ki-67) и дифференцировки (DCX), функциональным белкам (NSE, Syp, SNAP25, Calb) и факторам транскрипции (Olig, Sox9). С помощью этих маркеров получены иммунофенотипические карты основных типов клеток переднего мозга человека, проведено исследование транзиторных зон стенок полушарий переднего мозга, подтверждены данные, полученные сперва гистологическими методами, о значительных гетерохрониях в развитии разных участков формирующейся коры и об опережающем формировании аллокортикальных формаций. Одновременно с этими исследованиями проводились работы по созданию цифровой базы и сетевого ресурса по развитию мозга человека в пренатальном периоде онтогенеза. В центре нашего внимания находились принципы автоматизации, масштабируемости, конфигурирования и простоты для конечных пользователей. При размещении данных в четко определенных коллекциях по срокам развития обеспечиваются точки доступа к большому массиву данных; при этом меню фильтрации позволят пользователям просматривать и уточнять данные на основе множества интересующих переменных. Кроме этого, в информационную систему будут интегрированы аннотации к метаданным, чтобы предоставить информацию об образцах и стимулировать внедрение стандартизированной номенклатуры. Для описания каждой структуры должна быть принята общая концептуальная модель представления данных: латинское название в соответствии с современной эмбриологической номенклатурой (TE2), аббревиатура, а также общепринятые русское и английское название и наиболее распространенные синонимы, указание принадлежности к определенному отделу головного мозга и (или) группе структур, эволюционное происхождение, общность функции и т.д. Такое предоставление требует создания непротиворечивой масштабируемой иерархической системы горизонтальных и вертикальных связей для аннотирования тех или иных структур развивающегося мозга человека. В ряде случаев потребуются отдельные разъяснения об иных точках зрения на иерархическую принадлежность, онтогенетическое происхождение и функциональные особенности той или иной структуры. В настоящее время проводится тестирование и корректировка платформы и начинается наполнение контентом сайта https://brainmorphology.science/, на котором будет размещен проект. С некоторыми образцами срезов из серий головного мозга плодов на 10-16 неделе развития, которые будут затем представлены на основном сайте с более высоким разрешением и подробным описанием, можно ознакомиться на лабораторном сайте https://brainmicroscopy.com/collection/homo/brain-development/normal-development/

Аннотация результатов, полученных в 2023 году
Наиболее значимым событием отчетного периода мы считаем создание работающего прототипа информационно-справочной системы по развитию головного мозга человека, включающей в себя цифровой мультимодальный атлас с возможностью просмотра отдельных участков срезов мозга. С результатом этой работы можно ознакомиться на сайте проекта: https://brainmorphology.science/ru/ Совместно с программистами были осуществлены следующие этапы работы: 1. исследование предметной области; 2. разработка информационной модели; 3. определение задачи автоматизации; 4. определение функционала информационной системы и программного обеспечения; 5. выбор аппаратных и программных средств; 6. тестирование и анализ результатов. На основе проведенного анализа разработан прототип информационно-справочной системы "Атлас развития мозга человека", включающий на данный момент на каждой стадии развития три основных блока: 1) "Описание стадии развития мозга". Раздел содержит макроморфологическое описание строения мозга, описание основных морфогенетических событий, а также галереи срезов гистологического окрашивания гематоксилином и эозином, по Нисслю и по Маллори. 2) "Референсные атласы" - модуль, содержащий аннотированные карты срезов головного мозга на разных этапах пренатального онтогенеза. 3) "Иммуногистохимические атласы" - модуль, содержащий данные по развитию трансляционного профиля клеток головного мозга. Информационно-справочная система по развитию мозга должна быть готова к расширению предметной области в будущем, включая данные о пренатальном морфогенезе, клинические данные и использование других методов исследования, таких как, например, УЗИ, МРТ, гибридизация in situ, ПЦР, анализ транскриптома отдельных клеток, пространственное профилирование генома и т.д. Также нами были продолжены исследования в области морфогенетических процессов, происходящих в транзиторных зонах формирующегося переднего мозга и в первичных и вторичных бороздах и работы по составлению регион- и период-специфичной иммунофенотипической карты нейрогенеза коры головного мозга человека.