Илюстративно изображение: Георги Илиев
Човешкият мозък май не е това, за което човечеството го е приемало векове наред. Всъщност това са два отделни органа. Те са се развили независимо един от друг, преди постепенно да се обединят в структурата, която познаваме днес. Това сочат резултатите от ново изследване на учени от Stanford Medicine, публикувано в списание Nature Neuroscience.
Откритието поставя под въпрос дългогодишното схващане, че целият мозък произлиза от един общ тип клетки-предшественици в ранните етапи на ембрионалното развитие. Според изследователите предната част на мозъка - предният и средният мозък - и задната част, известна като заден мозък, се развиват по два различни, но паралелни пътя.
„За първи път показахме, че предната част на мозъка произлиза от напълно различна клетка-предшественик от задната част на мозъка“, обяснява един от авторите на изследването Кайл Лох, доцент по биология на развитието в Stanford, цитиран от Futurism.
Учените проследили най-ранните етапи от развитието на мозъка при миши ембриони. Те установили наличието на две различни групи клетки-предшественици. Едната, която експресира гена Otx2, впоследствие образува предния и средния мозък, а другата, свързана с гена Gbx2, се превръща в заден мозък.
Двете клетъчни популации не се припокриват още от най-ранните етапи на развитието. Разликите са установени и в структурата на хроматина - комплексът от ДНК, РНК и белтъци, който определя до каква степен различните гени могат да бъдат активирани. Според екипа тези различия насочват клетките по независими пътища на развитие.
Това откритие може да обясни защо досега учените не са могли да създадат клетки от задния мозък в лабораторни условия. Те са се опитвали да превърнат клетки-предшественици на предния и средния мозък в клетки на задния мозък. А всъщност тези клетки изначално са програмирани да следват различни пътища.
След като установили различните пътища на развитие, учените успели за първи път да превърнат човешки плурипотентни стволови клетки във функционални моторни неврони на задния мозък в лаборатория. Получените клетки показвали характерна електрическа активност и произвеждали белтъци, свързани с областите на задния мозък, които контролират мускулите на лицето и участващи в гълтането.
Според изследователите откритието им ще помогне при изследването на заболявания, засягащи мозъчния ствол - например амиотрофичната латерална склероза (ALS) и спиналната мускулна атрофия (SMA). Възможността да се отглеждат подходящи човешки неврони в лаборатория би позволила на изследователите да изучават по-прецизно механизмите на тези заболявания и потенциално да тестват бъдещи терапии.
Подобни два пътя на развитие на мозъчните клетки са открити при риби зебра, пилета и дори при жълъдови червеи - организми, които са еволюционно много далеч от човека.
Изследователите смятат, че разделянето на двете системи може да е изиграло важна роля и за развитието на сложните способности на човешкия мозък. Задният мозък управлява жизненоважни автоматични процеси като дишането и сърдечния ритъм, докато предният мозък е свързан с езика, съзнанието, абстрактното мислене, паметта и творчеството. Според Лох именно това разделение може да е позволило на еволюцията да експериментира в по-голяма степен с предната част на мозъка.
„Еволюцията е могла да си играе с предния мозък, да прави грешки и да даде началото на всички тези сложни неща като паметта и творчеството“, заключава Лох пред New Scientist.
