Това е един от определящите белези на това да бъдеш човек: в сравнение с нашите най-близки роднини – приматите, ние имаме невероятно големи мозъци.
Сега учените хвърлят светлина върху причините за тази разлика, като събират клетки от хора, шимпанзета и горили и ги превръщат в „мозъчни органоиди“ в лаборатория.
Тестовете върху малките „мозъчни органоиди“ разкриват непознат досега молекулен превключвател, който контролира растежа на мозъка и прави човешкия орган три пъти по-голям от мозъка на големите маймуни.
Здравият човешки мозък обикновено достига около 1500 см3 в зряла възраст, приблизително три пъти по-голям от мозъка на горила (500 см3) или мозъка от шимпанзе (400 см3). Но да се разбере защо това е така е изпълнено с редица трудности, основната от които е, че развитието му не може лесно да бъде проследено и проучено.
В опит да разберат процеса, Ланкастър и нейните колеги събират клетки, често оставащи от медицински тестове или операции, от хора, горили и шимпанзета и ги препрограмират в стволови клетки. След това те отглеждат тези клетки по такъв начин, че ги насърчава да се превърнат в мозъчни органоиди – малки бучки мозъчна тъкан с ширина няколко милиметра.
След няколко седмици органоидите на човешкия мозък са значително по-големи и внимателният преглед разкрива защо. В човешката мозъчна тъкан, така наречените невронни клетки-предшественици – които образуват всички клетки в мозъка – се делят много по-интензивно от тези в мозъчната тъкан на голяма маймуна.
Ланкастър, чието изследване е публикувано в Cell, добавя: „Имаме увеличение на броя на тези клетки, така че след като те преминат към създаване на различни мозъчни клетки, включително неврони, ще имаме повече изходен материал, така че в крайна сметка ще се получи увеличение на цялата популация от мозъчни клетки в цялата кора.“
Математическото моделиране на процеса показа, че разликата в клетъчната пролиферация се случва изключително рано в развитието на мозъка и в крайна сметка води до почти удвояване на броя на невроните в мозъчната кора на възрастния човек в сравнение с тази при големите маймуни.
Изследователите идентифицират ген, който е от решаващо значение за процеса. Известен като Zeb2, той се включва по-късно в човешката тъкан, докато при маймуните той се включва на по-ранен етап. Това позволява на клетките да се делят повече, преди да узреят. Тестовете показват, че забавянето на ефектите на Zeb2 кара мозъчната тъкан на горилата да се увеличава, докато по-бързото й включване в органоидите на човешкия мозък ги кара да растат по-скоро като маймунските.
Джон Мейсън, професор по молекулярно невронно развитие в Университета в Единбург, който не е участвал в изследването, казва, че това изследване подчертава силата на органоидите за изследване на развитието на мозъка.
„Важно е да разберем как мозъкът се развива нормално, отчасти защото ни помага да разберем какво прави хората уникални и отчасти защото може да ни даде важна представа за това как могат да възникнат нарушения на невроразвитието“, казва той.
„Размерът на мозъка може да бъде повлиян при някои нарушения на невроразвитието, например макроцефалията е характеристика на някои разстройства от аутистичния спектър, така че разбирането на тези много фундаментални процеси на ембрионалното мозъчно развитие може да доведе до по-добро разбиране на такива нарушения“, добавя той.
Източник: The Guardian
