Человеческий мозг может состоять из двух разных органов

Учёные из Стэнфордского университета обнаружили, что человеческий мозг в процессе эмбрионального развития формируется не из одной общей группы клеток, как считалось ранее, а сразу из двух независимых клеточных систем. Исследование опубликовано в Nature Neuroscience, сообщает El.kz.

Учёные проследили развитие клеток на одном из самых ранних этапов формирования эмбриона. Оказалось, что будущие передний и средний мозг, с одной стороны, и задний мозг — с другой, изначально развиваются по разным сценариям.

Первая группа клеток связана с активностью гена Otx2. Из неё формируются передний и средний мозг — области, связанные с сознанием, языком, мышлением и другими сложными функциями. Вторая группа характеризуется активностью гена Gbx2 и даёт начало заднему мозгу. Он участвует в контроле жизненно важных автоматических процессов, включая дыхание, сердцебиение, сон, голод, глотание и движения мышц лица и горла.

При этом две группы клеток не смешиваются. Исследователи обнаружили различия даже в хроматине — структуре, которая упаковывает ДНК и регулирует доступ клеток к генам. По словам учёных, это помогает понять, почему клетки с самого начала идут по разным путям развития.

Следы разделения нашли у древних животных

Исследователи также попытались выяснить, насколько древним может быть такое устройство нервной системы. Аналогичную схему они обнаружили у мышей, кур, рыб данио-рерио и желудевых червей. Эти данные указывают на то, что разделение двух нервных систем может уходить более чем на 550 млн лет в прошлое.

Ещё более древнюю подсказку учёные нашли у кишечнополостных, включая медуз. У этих животных существуют нервные структуры, расположенные на разных концах тела. Исследователи предполагают, что в ходе эволюции две древние нервные системы постепенно сблизились и стали работать вместе. У позвоночных они в итоге сформировали единый внешне непрерывный мозг.

Учёные смогли вырастить нейроны заднего мозга

Открытие оказалось важным не только для понимания эволюции. Зная, что задний мозг развивается из отдельной клеточной линии, исследователи впервые смогли направить человеческие плюрипотентные стволовые клетки на формирование функциональных двигательных нейронов заднего мозга в лаборатории. Эти клетки демонстрировали электрическую активность и вырабатывали характерные для соответствующих областей белки.

Авторы считают, что такая модель может помочь изучать заболевания, поражающие структуры заднего мозга, в том числе боковой амиотрофический склероз (БАС) и спинальную мышечную атрофию (СМА). В дальнейшем учёные планируют использовать выращенные клетки, чтобы лучше понять механизмы этих заболеваний и искать потенциальные методы лечения.

Ранее мы писали, как лечат сердце.