Ученые Стэнфордского университета обнародовали результаты исследования, согласно которым человеческий мозг не является единым цельным органом, а фактически состоит из двух отдельных нервных систем, которые исторически объединились. Ученые установили, что передняя и задняя части мозга формируются из разных клеток-предшественников, которые имеют принципиально отличные пути развития. Это открытие объясняет, почему изучение задней части мозга в течение длительного времени оставалось сложной задачей для современной нейробиологии и медицины.
Исследователи определили, что задняя часть мозга или задний мозг отвечает за регулирование автоматических функций организма, включая дыхание, сон, сердцебиение и чувство голода. В свою очередь, передний и средний мозг обеспечивают высшие когнитивные процессы, такие как формирование сознания, использование языка и абстрактное мышление. Используя методы изучения эмбрионов мышей, авторы работы выяснили, что клетки переднего и среднего мозга экспрессируют ген Otx2, тогда как клетки заднего мозга полагаются на активность гена Gbx2.
Применение этих знаний позволило ученым впервые успешно вырастить функциональные нейроны заднего мозга в лабораторных условиях, используя чашки Петри. Ранее попытки создания таких клеток были неудачными, поскольку исследователи пытались адаптировать предшественники переднего мозга к свойствам заднего, что оказалось биологически невозможным. Теперь наличие эффективного метода культивации нейронов заднего мозга позволяет ученым детально изучать развитие патологий в этом участке центральной нервной системы человека.
Полученные данные открывают новые перспективы в разработке методов лечения тяжелых заболеваний, к которым относятся спинальная мышечная атрофия и боковой амиотрофический склероз. Поскольку ранее ученые не имели доступа к адекватной модели для исследования стволовых клеток заднего мозга, этот прогресс имеет существенное значение для регенеративной медицины. Исследователи планируют использовать созданные в лаборатории нейроны для лучшего понимания механизмов возникновения этих дегенеративных болезней, которые поражают двигательные нейроны и существенно ограничивают функциональность организма пациентов.
Анализ эволюционной истории подтвердил, что описанная двойственная структура мозга присуща не только людям, но и другим представителям животного мира. Ученые обнаружили аналогичные паттерны развития у кур, рыб данио-рерио и морских желудевых червей, которые обитают на океаническом дне и имеют общего с людьми отдаленного предка. Это свидетельствует о том, что эволюция объединила две существующие нервные системы в одну пространственную структуру более 550 миллионов лет назад, сохраняя их автономность на уровне клеточного развития.
