Команда под руководством Кайла Ло изучила ранние стадии развития эмбрионов мышей. Выяснилось, что клетки, в которых активен ген OTX2, дают начало нейронам переднего и среднего мозга. Задний мозг формируется из другой группы клеток-предшественников, экспрессирующих ген GBX2, сообщает New Scientist. Работа опубликована в журнале Nature Neuroscience.
Эксперименты с человеческими клетками в лаборатории показали аналогичное разделение. По словам Ло, исследователям впервые удалось продемонстрировать, что передние и задние отделы мозга имеют разные клеточные источники развития.
Открытие помогло объяснить трудности, с которыми ученые сталкивались при выращивании ткани человеческого заднего мозга. Как рассказал руководитель исследования, отправной точкой работы стал неудачный эксперимент студента, проходившего летнюю практику. Выяснилось, что специалисты пытались получить нейроны заднего мозга из клеток, предназначенных для формирования переднего и среднего отделов.
Выбрав подходящий тип клеток-предшественников, команда впервые смогла вырастить в лаборатории функциональные двигательные нейроны человеческого заднего мозга. Этот отдел участвует в координации жизненно важных процессов, включая дыхание, сон, прием пищи и сердцебиение. Передний мозг, в свою очередь, связан с высшими мыслительными функциями.
По оценке Ло, возможность выращивать такие нейроны поможет исследованию бокового амиотрофического склероза и спинальной мышечной атрофии. При этих заболеваниях поражение заднего мозга может приводить к нарушениям речи и глотания.
Исследователи проверили развитие нервной системы у эмбрионов кур, рыб данио-рерио и кишечнодышащих червей. У них также обнаружились два разных типа клеток-предшественников. Это позволяет предположить, что подобный механизм возник у общих предков этих организмов не менее 550 млн лет назад.
У медуз, эволюционные пути которых разошлись с нашей линией примерно 600–700 млн лет назад, существуют две отдельные нервные системы. Ло допускает, что у далеких предков человека они объединились, поскольку сближение нервных структур сделало обмен информацией более эффективным.
Раздельное развитие отделов мозга могло также способствовать появлению сложного мышления, считает ученый. Пока задний мозг обеспечивал основные функции выживания, передний получал возможность эволюционировать, формируя способности к памяти и творчеству.
Как писала газета ВЗГЛЯД, память млекопитающих сохраняется даже после потери половины нейронных связей. Формирование отделов человеческого мозга продолжается на протяжении нескольких десятилетий. Британские и шведские исследователи назвали шишковидную железу ушедшим вглубь черепа древним срединным глазом.