3702
Людський мозок може бути не єдиним органом, а двома давніми нервовими системами, що злилися в одну структуру протягом сотень мільйонів років. На це вказує робота нейробіолога Кайла Ло (Kyle Loh) зі Стенфордського університету та його колег, про яку розповідає ресурс Sci.News.
Традиційно мозок розглядають як єдиний орган, що розвивається з одного групового пулу ранніх клітин. Нова робота ставить під сумнів цю картину: дослідники стверджують, що передній і середній мозок мають інше клітинне походження, ніж задній мозок, до якого належить і стовбур мозку.
Два різні джерела розвитку мозку
Передній і середній мозок відповідають за мову, мислення, свідомість. Задній мозок керує базовими життєвими функціями — диханням, серцебиттям, сном, відчуттям голоду, а також м’язами, які беруть участь у мовленні та ковтанні.
Команда Ло працювала з ембріонами мишей і виявила дві популяції клітин, що ніколи не перекриваються. Вони відрізняються за активністю генів Otx2 та Gbx2, а також за конфігурацією хроматину — упаковки ДНК, яка визначає, які гени доступні для роботи в конкретній клітині.
За словами Ло, уперше показано, що «передня» частина мозку походить від зовсім іншого попередника, ніж «задня». Це означає, що історично ці дві ділянки розвивалися як окремі системи, які згодом були «зібрані» в один організм.
Як це допомогло виростити нейрони заднього мозку
Розуміння відмінностей між цими двома типами клітин дозволило дослідникам зробити те, що довго не вдавалося нейробіологам: виростити в лабораторії повноцінні нейрони заднього мозку людини.
Вчені змогли спрямувати людські плюрипотентні стовбурові клітини так, щоб вони перетворилися на моторні нейрони заднього мозку. У лабораторії ці клітини демонстрували всі ключові ознаки «справжніх» нейронів цієї ділянки: генерували електричні сигнали (потенціали дії) та синтезували білки, характерні для сегментів заднього мозку, що контролюють м’язи обличчя та ковтання.
Співавтор роботи, аспірант Стенфорда Рейян Джохай (Rayyan Jokhai), пояснює, що попередні спроби, ймовірно, намагалися перетворити попередники переднього та середнього мозку на клітини заднього мозку, що, як показує нове дослідження, принципово неможливо. Це пояснює багаторічні труднощі у створенні відповідних нейронів in vitro.
Дослідники наголошують, що в біології стовбурових клітин важливо починати не з кінцевого типу клітини, а з найраніших етапів ембріонального розвитку. Саме ретельне вивчення ранніх стадій дозволило помітити фундаментальний поділ у розвитку мозку.
Наслідки для дослідження хвороб стовбура мозку
Отримані результати мають прямі наслідки для вивчення тяжких захворювань, які вражають стовбур мозку, зокрема спінальної м’язової атрофії (SMA) та аміотрофічного латерального склерозу (ALS, або хвороба Лу Ґеріґа).
Нові методики вирощування нейронів заднього мозку створюють модель, на якій можна досліджувати механізми цих хвороб і тестувати можливі регенеративні підходи. Джохай називає це «дуже захопливим новим фронтиром у дослідженні мозку».
Еволюційні корені «подвійного» мозку
Команда також виявила цей же «подвійний» принцип походження в інших видів — курей, даніо-реріо (зебрафіш) та жолудевих червів. Це свідчить, що розділення на два нервові системи, які згодом зблизилися, має глибоке еволюційне коріння.
За словами Ло, результати роботи вказують, що еволюція взяла дві вже існуючі нервові системи і розташувала їх поруч у просторі. Один суцільний орган, ймовірно, був би ефективнішим, але людський мозок і досі «покладається» на цей давній спосіб — формування з двох окремих частин.
Джохай зізнається, що був здивований: саме слово «мозок» зазвичай асоціюється з цілісним органом єдиного походження. Проте дані свідчать, що ще приблизно 500 мільйонів років тому існували окремі нервові системи, які нині працюють майже як одна — і це додає мозку ще один рівень складності.
Дослідження показує що людський мозок складається з двох органів з’явилася спочатку на Цікавості.
