Ученые выяснили, что мозг человека формируется из двух независимых нервных систем

Ученые из Стэнфордского университета* в США обнаружили, что человеческий мозг формируется из двух древних нервных систем, которые в ходе эволюции соединились и теперь работают как единый орган. Это открытие может помочь ученым лучше изучать тяжелые заболевания двигательных нейронов, включая спинальную мышечную атрофию и боковой амиотрофический склероз (БАС).

Как пишет Daily Mail, исследователи установили, что передняя и задняя части мозга развиваются из разных клеток-предшественников. Более примитивная задняя часть, задний мозг, отвечает прежде всего за автоматические функции, необходимые для поддержания жизни, в том числе дыхание, сон и регулирование сердцебиения. Передний и средний мозг связаны с более сложными функциями — мышлением, языком, сознанием, абстрактными рассуждениями, зрением, слухом и произвольными движениями.

По мнению исследователей, на определенном этапе эволюции эти две нервные системы существовали раздельно, а затем оказались объединены в одном органе. При этом каждая из них сохранила собственный путь развития. «Мы впервые показали, что передняя часть мозга возникает из совершенно другого типа клеток-предшественников, чем задняя часть мозга», — рассказал один из авторов исследования доктор Кайл Ло.

Человеческий мозг условно разделяют на три основные части: передний мозг, который участвует в мышлении и управлении произвольными движениями; средний мозг, связанный со зрением, слухом и двигательными функциями; и задний мозг, который отвечает за жизненно важные функции и координацию движений.

До сих пор ученым было сложно получать в лаборатории нейроны заднего мозга человека. Это ограничивало возможности для изучения заболеваний, поражающих ствол мозга и двигательные нейроны, в том числе спинальной мышечной атрофии и БАС. Чтобы понять причину этой проблемы, исследователи изучили развитие эмбрионов мышей и проследили, что происходит с клетками по мере формирования мозга.

Оказалось, что задний мозг развивается по совершенно иному пути, чем остальные его отделы. В клетках, из которых формируются передний и средний мозг, активен ген Otx2, тогда как в развивающихся клетках заднего мозга экспрессируется другой ген — Gbx2.

Исследователи также обнаружили принципиальные различия в том, как упакована ДНК в клетках разных отделов мозга. «Наше открытие означает, что теперь мы можем выращивать нейроны из задней части мозга — заднего мозга — в лабораторной чашке и изучать их функции», — отметил Ло.

По словам соавтора работы доктора Райяна Джохая, предыдущие попытки получить нейроны заднего мозга, вероятно, были обречены на неудачу, поскольку ученые пытались заставить клетки-предшественники переднего и среднего мозга превращаться в клетки заднего мозга. Исследование показало, что такой путь развития невозможен. Понимание самостоятельного происхождения заднего мозга позволило ученым впервые получить в лаборатории функциональные двигательные нейроны заднего мозга.

Чтобы проверить свою гипотезу и выяснить, насколько древним является такой принцип формирования мозга, ученые проследили его эволюцию более чем на 550 млн лет назад.

Они обнаружили аналогичную схему с двумя источниками развития нервной системы у кур, данио-рерио и даже у желудевых червей — небольших морских животных, обитающих на дне океана и имеющих с человеком общего далекого предка.

«Наше исследование показывает, что эволюция взяла две уже существовавшие нервные системы и объединила их пространственно», — отметил Ло. По его словам, с точки зрения эффективности единый путь формирования мозга, вероятно, мог бы быть более удобным. Однако человеческий мозг по-прежнему развивается по этому древнему принципу — из двух отдельных частей, которые затем работают как единая система.

Стэнфордский университет* и его деятельность признаны Минюстом РФ нежелательными на территории страны

Terelyuk / Shutterstock / Fotodom