Откључавање еволуције људског мозга – Неуросциенце Невс

резиме: Истраживачи су направили важно откриће у проучавању развоја људског мозга, идентификујући епирегулин као кључни фактор у експанзији људског неокортекса. Упоређујући развој мозга између мишева и људи и користећи 3Д органоиде мозга, тим је открио да епирегулин промовише деобу и ширење матичних ћелија, што је критично за развој неокортекса.

Ова студија, која је користила најсавременију технологију 3Д културе, сугерише да је количина епирегулина, а не његово присуство или одсуство, оно што разликује развој људског мозга од мозга других врста, укључујући примате као што су гориле. Истраживање пружа нове увиде у оно што људски мозак чини јединственим и наглашава вредност иновативних методологија у разумевању сложених еволуционих процеса.

Кључне чињенице:

1. Улога Епирегулина у експанзији мозга: Епирегулин промовише ширење матичних ћелија у мозгу у развоју, доприносећи сложености и величини људског неокортекса.
2. 3Д органоиди мозга као истраживачки алат: Студија је искористила предности 3Д можданих органоида како би опонашала развој људског мозга, омогућавајући дубоко зарон у ћелијску механику без употребе инвазивних метода.
3. Количина изнад постојања: Истраживање сугерише да људи и други примати, укључујући гориле, поседују ген за епирегулин, али ниво његове експресије код људи је кључан за развој нашег неокортекса.

извор: Развити

Шта нас чини људима? Према неуробиолозима, то је наш неокортекс. Овај спољашњи слој мозга је богат неуронима и омогућава нам да размишљамо апстрактно, стварамо уметност и говоримо сложене језике.

Међународни тим предвођен др Марике Алберт из Центра за регенеративне терапије Дрезден (ЦРТД) Технолошког универзитета ТУД Дрезден идентификовао је нови фактор који је можда допринео ширењу неокортекса код људи.

Резултати су објављени у Ембу Магазине.

Неокортекс је карактеристичан преклопљени спољашњи слој мозга који подсећа на орах. Одговоран је за више когнитивне функције као што су апстрактно мишљење, уметност и језик.

„Неокортекс је најновији део мозга“, каже др Марек Алберт, шеф истраживачке групе у ЦРТД.

„Сви сисари имају неокортекс, али се разликују по величини и сложености. Неокортекс људи и примата има наборе, док мишеви, на пример, имају потпуно гладак неокортекс, без икаквих бора.

Карактеристични набори људског мозга повећавају површину неокортекса. Људски неокортекс садржи већи број неурона који подржавају сложене когнитивне функције.

Молекуларни механизми који покрећу развој неокортекса остају углавном непознати. „Који су гени одговорни за разлике између врста у величини неокортекса? Који фактори су допринели експанзији људског мозга? Одговор на ова питања је критичан за разумевање еволуције људског мозга и лечење потенцијалних поремећаја менталног здравља“, објашњава др Алперт.

Моћ можданих органоида

Да би потражила факторе који утичу на ширење мозга, Албертова група је упоредила мозак мишева и људи у развоју.

„Матичне ћелије код мишева се не деле толико и не производе толико неурона као код примата. Људи, с друге стране, имају велики број матичних ћелија у мозгу у развоју. Ова широка група матичних ћелија је у основи повећање броја матичних ћелија“, објашњава др Алберт Неурологија и величина мозга.

Тим је пронашао агенс пронађен код људи, али не и код мишева. Користећи технологију 3Д ћелијске културе, тим је тестирао да ли новоидентификовани фактор може утицати на ширење неокортекса.

„Захваљујући истраживању које је добило Нобелову награду 2012, постало је могуће претворити било коју ћелију у матичну ћелију. Ова матична ћелија се затим може претворити у 3Д ткиво које подсећа на орган, као што је мозак. Др Алберт објашњава да људске матичне ћелије омогућавају проучавање развоја и болести директно у људском ткиву.

Ове 3Д културе мозга, или мождани органоиди, можда не личе на мозак необученом оку, али опонашају ћелијску сложеност мозга у развоју. „Већина типова ћелија је присутна у мозгу у развоју. Оне ступају у интеракцију, шаљу сигнале и распоређене су слично као у стварном људском мозгу“, каже др Алберт.

Користећи 3Д органоиде мозга, група је успела да покаже да фактор раста, познат као епирегулин, заправо промовише деобу и ширење матичних ћелија у мозгу у развоју.

Све је у износу

„Знајући да епирегулин стимулише експанзију људских неокортикалних матичних ћелија, погледали смо ген који кодира епирегулин и покушали да га пратимо кроз еволуционо стабло“, каже главни аутор студије Паула Цубиллос, докторант на ЦРТД-у. Ген није ограничен само на људе, већ се налази и код других примата, па чак и код мишева.

„Међутим, епирегулин се не производи у мозгу миша у развоју, јер је ген трајно искључен и не користи се. Занимало нас је да ли постоје разлике у томе како епирегулин функционише код људи и других примата.“

Истраживачи су се поново окренули технологији 3Д културе. Користећи матичне ћелије гориле, истраживачи су произвели органоиде мозга гориле. „Гориле су угрожена врста. Знамо врло мало о развоју њиховог мозга. Органоиди направљени од матичних ћелија пружају начин да се проучава развој њиховог мозга без икакве интеракције са врстом“, каже др Алберт.

Упоређујући ефекат епирегулина на органоиде мозга људи и гориле, тим је открио да додавање епирегулина органоидима мозга гориле може побољшати експанзију матичних ћелија. Међутим, додавање више епирегулина органоидима људског мозга није имало исти ефекат. То може бити зато што се људски неокортекс већ проширио у веома великој мери.

„За разлику од претходно идентификованих фактора, епирегулин сам по себи није јединствен за људе. Уместо тога, чини се да је количина фактора раста критични регулатор разлика у врстама.“

Ова студија не само да унапређује наше разумевање људске јединствености, већ и наглашава важност нових технологија које пружају етичке, неинвазивне допуне истраживања на животињама.

Студија је спроведена у сарадњи са Кинг'с Цоллеге Лондон, Медицинском школом Царл Густав Царус ТУ Дрезден, Институтом Макс Планк за молекуларну ћелијску биологију и генетику и Медицинском школом у Хановеру.

О истраживању неуронауке и вестима о еволуцији

аутор: Магдалена Гонциарз
извор: Развити
комуникација:Магдалена Гонциарз – ТУД
слика: Слика приписана Неуросциенце Невс

Оригинална претрага: Отворен приступ.
„Фактор раста ЕПИРЕГУЛИН промовише базалну пролиферацију прогенитора у неокортексу у развоју„Од Мариеке Алберт и др. Ембу Магазине

Резиме

Фактор раста ЕПИРЕГУЛИН промовише базалну пролиферацију прогенитора у неокортексу у развоју

Експанзија неокортекса током развоја повезана је са већим бројем неурона, за шта се сматра да је резултат повећаног пролиферативног капацитета и неуропротективног потенцијала базалних прогениторних ћелија током развоја.

Ево, показујемо то Ерг, који кодира фактор раста ЕПИРЕГУЛИН, експримиран је у неокортексу људи у развоју и у церебралним органоидима горила, али не и у неокортексу миша. Додавање ЕПИРЕГУЛИН неокортексу миша повећава пролиферацију базалних прогениторних ћелија, док Ерг Аблација у људским кортикалним органима смањује пролиферацију у субвентрикуларној зони.

Третман кортикалних органоида са ЕПИРЕГУЛИН-ом промовише повећану пролиферацију горила, али не и људских базалних прогенитор ћелија. ЕПИРЕГУЛИН се такмичи са епидермалним фактором раста (ЕГФ) у промовисању пролиферације, а инхибиција ЕГФ рецептора поништава повећање базалних прогениторских ћелија посредовано ЕПИРЕГУЛИНОМ.

На крају, идентификујемо претпостављене цис -регулаторне елементе који могу допринети уоченим разликама између врста Ерг да изразе.

Наши налази сугеришу да специфична регулација експресије ЕПИРЕГУЛИН-а може допринети повећању величине неокортекса примата пружањем прилагодљивог про-пролиферативног сигнала базалним прогениторским ћелијама у субвентрикуларној зони.