Znanstveniki so prišli do presenetljive ugotovitve: človeški možgani naj bi bili sestavljeni iz dveh ločenih živčnih sistemov, ki sta se skozi evolucijo povezala in danes delujeta kot en organ. Odkritje bi lahko spremenilo razumevanje razvoja možganov in pomagalo pri raziskovanju nekaterih hudih nevroloških bolezni, poroča Stanford Medicine.
Dolga desetletja je veljalo, da imajo vsi deli možganov skupen razvojni izvor. Nova raziskava, objavljena v reviji Nature Neuroscience, pa kaže, da se sprednji in zadnji del možganov razvijeta iz različnih začetnih celic.
Po ugotovitvah raziskovalcev gre za dva zelo stara živčna sistema, ki sta se skozi evolucijo prostorsko združila. Eden je povezan z višjimi možganskimi funkcijami, kot so jezik, zavest, razmišljanje in abstraktno mišljenje, drugi pa nadzoruje številne osnovne funkcije, ki so nujne za življenje.
Dve razvojni poti
Možgane običajno delimo na sprednje, srednje in zadnje možgane. Sprednji del je povezan z mišljenjem, zavestjo in jezikom, zadnji možgani oziroma možgansko deblo pa med drugim uravnavajo dihanje, srčni utrip, spanje, požiranje in občutek lakote.
Raziskovalci so preučevali najzgodnejše faze razvoja zarodka in ugotovili, da se zadnji možgani razvijajo po ločeni poti. Pri poskusih na mišjih zarodkih so odkrili dve različni populaciji začetnih celic.
Ena izraža gen Otx2 in je namenjena razvoju sprednjih in srednjih možganov, druga pa izraža gen Gbx2 in vodi v razvoj zadnjih možganov. Kot pojasnjuje Stanford Medicine, se ti dve skupini celic že od najzgodnejših faz razvoja ne prekrivata.
Raziskovalci so ugotovili tudi, da se razlikujeta v zgradbi kromatina, ki določa, kateri geni so v celicah dostopni. Njuna razvojna usoda je tako določena zelo zgodaj.
Uspelo jim je vzgojiti nevrone v laboratoriju
Novo razumevanje razvoja možganov je raziskovalcem omogočilo pomemben korak naprej. Človeške pluripotentne matične celice so prvič uspešno spodbudili, da so se razvile v delujoče motorične nevrone zadnjih možganov.
Laboratorijsko vzgojene celice so kazale značilnosti pravih nevronov tega dela možganov, vključno z električno aktivnostjo in beljakovinami, značilnimi za živčne celice, ki sodelujejo pri nadzoru obraznih in požiralnih mišic, navaja Stanford Medicine.
To bi lahko imelo velik pomen pri raziskovanju bolezni, kot sta spinalna mišična atrofija (SMA) in amiotrofična lateralna skleroza (ALS).
Pri obeh boleznih lahko postopoma prenehajo delovati določeni nevroni zadnjih možganov. Bolniki lahko zato izgubijo sposobnost požiranja, pozneje pa tudi dihanja.
Ker raziskovalci pri živih bolnikih ne morejo preprosto pridobiti tkiva možganskega debla, je možnost, da takšne nevrone vzgojijo v laboratoriju, pomembna za preučevanje bolezni in iskanje novih načinov zdravljenja.
Sledi segajo več kot 500 milijonov let v preteklost
Raziskovalci so nato preverili, ali je takšna delitev živčnega sistema značilna samo za človeka. Ugotovili so, da podoben vzorec obstaja tudi pri piščancih in cebricah, pa tudi pri mnogo bolj oddaljenih sorodnikih človeka, med drugim pri želodnih črvih.
Podoben vzorec naj bi bil tako prisoten že pred več kot 500 milijoni let. Raziskovalci menijo, da je evolucija dva že obstoječa živčna sistema sčasoma združila v prostoru, tako da danes delujeta kot enoten organ.
Odkritje ima lahko posledice tudi za raziskovanje uravnavanja telesne teže. V zadnjih možganih so namreč živčna omrežja, ki sodelujejo pri nadzoru lakote, kar je povezano tudi z mehanizmi delovanja nekaterih sodobnih zdravil za hujšanje.
Raziskovalci želijo zdaj podrobneje proučiti razvoj hrbtenjače ter ugotoviti, kako bolezni, kot sta SMA in ALS, prizadenejo nevrone zadnjih možganov.
Nova spoznanja tako ne ponujajo le drugačnega pogleda na nastanek človeških možganov, temveč bi lahko odprla tudi nove možnosti za raziskovanje bolezni, ki jih je bilo doslej zelo težko preučevati, zaključuje Stanford Medicine.