Раскрытие эволюции мозга


Что делает нас людьми и откуда происходит это таинственное свойство «человечности»? Люди генетически похожи на шимпанзе и бонобо, но существуют очевидные поведенческие и когнитивные различия. Теперь исследователи из Института Солка в сотрудничестве с исследователями из отдела антропологии Калифорнийского университета в Сан-Диего разработали стратегию для более легкого изучения раннего развития человеческих нейронов по сравнению с нейронами нечеловеческих приматов. Исследование, которое вышло в феврале 2019 года, предлагает ученым новый инструмент для фундаментальных исследований мозга.

Это исследование дает представление об организации развития мозга и закладывает основу для дальнейшего сравнительного анализа между людьми и нечеловеческими приматами.

Один из старших авторов исследования, президент Института Солка и профессор Расти Гейдж. Кафедра исследования возрастных нейродегенеративных заболеваний.

Два важных процесса в развитии мозга включают созревание и миграцию нейронов. Созревание — это рост нейрона, поскольку нейроны увеличивают свои связи друг с другом для лучшей коммуникации. Миграция – это физическое движение нейронов в разные части развивающегося мозга. Авторы стремились сравнить созревание и миграцию нейронов между людьми и нечеловеческими приматами.

Чтобы выполнить эту задачу, лаборатория Гейджа разработала новый метод, использующий технологию стволовых клеток, чтобы забирать клетки кожи у приматов и с помощью вируса и химических коктейлей превратить их в нейральные клетки-предшественники. Тип клеток, способный превратиться в любые клетки мозга, в том числе и нейроны. Эти новые поколения клеток могут затем постоянно размножаться, что позволяет исследователям открывать новые пути в изучении аспектов нейронального развития живых нейронов без образцов ткани от находящихся под угрозой исчезновения приматов, таких как шимпанзе и бонобо.

Это новая стратегия изучения эволюции человека. Мы рады поделиться этими поколениями клеток приматов с научным сообществом, чтобы исследователи со всего мира могли исследовать развитие мозга приматов без использования образцов ткани. Мы ожидаем, что в течение следующих нескольких лет это приведет к многочисленным новым открытиям в отношении эволюции мозга.

Кэрол Маркетто, старший научный сотрудник Института Солка в лаборатории генетики, один из старших авторов исследования.

Сначала исследователи изучили различия в экспрессии генов, связанных с движением нейронов, сравнивая клетки человека, шимпанзе и бонобо. Они также исследовали миграционные свойства нейронов, присущих каждому виду. Они обнаружили 52 гена, связанных с миграцией, и, что интересно, у нейронов шимпанзе и бонобо были периоды быстрой миграции, в то время как человеческие нейроны двигались медленно.

Чтобы сравнить движение и созревание нейронов вне лаборатории, ученые трансплантировали нейрональные клетки-предшественники как людей, так и шимпанзе в мозг грызунов, позволяя нейронам развиваться свободно.

Затем исследователи проанализировали различия в расстоянии миграции, форме и размерах нейронов на сроке до 19 недель после трансплантации. Они наблюдали длину, плотность и количество расширений нейронов, называемых дендритами, а также размеры клеточных тел, в которых находятся ядро и ДНК.

Нейроны шимпанзе мигрировали на большее расстояние и занимали на 76% большую площадь, чем нейроны человека, через две недели. Человеческие нейроны развивались медленнее, но достигли большей длины, чем нейроны шимпанзе. Эта более медленная модель роста может позволить людям достичь большего количества этапов развития, чем приматы, не являющиеся людьми, что может объяснить различия в поведении и когнитивных способностях.


В будущем авторы надеются построить эволюционное дерево множества видов приматов, используя индуцированные плюрипотентные колонии стволовых клеток, чтобы лучше понять эволюцию человеческого мозга. Кроме того, авторы планируют использовать эту платформу для изучения различий в регуляции генов между видами приматов, ведь гены лежат в основе различий нейронов

Автор: Институт Солка

Перевод: Филипп Дончев

0 0 голоса
Рейтинг статьи

Подписаться
Уведомить о
guest
0 комментариев
Межтекстовые Отзывы
Посмотреть все комментарии
0
Оставьте комментарий! Напишите, что думаете по поводу статьи.x
()
x