- Nova istraživanja sa Stenforda sugerišu da mozak nije jedinstven organ, već spoj dva nezavisno nastala nervna sistema.
- Prednji i zadnji mozak razvijaju se iz različitih progenitorskih ćelija, što može da olakša proučavanje bolesti poput spinalne mišićne atrofije i amiotrofične lateralne skleroze.
- Naučnici su uspeli da u laboratoriji uzgoje funkcionalne neurone zadnjeg mozga iz ljudskih matičnih ćelija.
Naučnici su dugo posmatrali mozak kao jedinstven organ sa zajedničkim razvojnim poreklom. Ipak, kako piše portal Science Daily, nova istraživanja predvođena stručnjacima sa Stenforda dovode tu pretpostavku u pitanje, uz njihovo mišljenje da je ono što trenutno nazivamo mozgom zapravo izgrađeno od dva različita sistema, koja su nastala nezavisno jedan od drugog tokom stotina miliona godina evolucije.
Ustaljeno shvatanje kosi se sa novim otkrićima
Već decenijama vlada mišljenje da se čitav mozak razvija iz jedne vrste ćelija. Prema tome, i prednji mozak, i srednji mozak i zadnji mozak dele poreklo. Sa druge strane, istraživači tvrde da ljudski mozak možda predstavlja spoj dva drevna nervna sistema - jedan od kog nastaju strukture odgovorne za osnovne funkcije, kao što su disanje i kontrola rada srca, i drugi koji stvara regione povezane sa sposobnostima kao što su pričanje, matematičko razmišljanje, apstraktno mišljenje i samosvest.
"Po prvi put smo pokazali da prednji deo mozga nastaje iz potpuno drugačije progenitorske ćelije nego zadnji deo mozga. Naše otkriće znači da bismo sada mogli da uzgajamo neurone iz zadnjeg dela mozga, u Petrijevoj šolji, i da proučavamo njihove funkcije", rekao je Kajl Lo, vanredni profesor razvojne biologije na Univerzitetu Stenford.
Šta je razlika između prednjeg i zadnjeg mozga?
Mozak odraslog čoveka deli se na tri glavna regiona: prednji mozak, srednji mozak i zadnji mozak. Prednji mozak je odgovoran za mnoge sposobnosti koje ljudi najčešće povezuju sa složenim mišljenjem, uključujući tu govor, svest i apstraktno zaključivanje.
Za razliku od njega, zadnji mozak se nalazi nešto bliže zadnjem delu lobanje i često se naziva moždanim stablom. On pomaže u kontroli automatskih procesa neophodnih za preživljavanje, poput disanja, spavanja, regulacije rada srca i osećaja gladi. Neuroni zadnjeg mozga takođe upravljaju i mišićima lica, jezika i grla, koji su važni za govor i gutanje.
Najteže bolesti "kreću" iz zadnjeg mozga
Uprkos ključnoj ulozi zadnjeg mozga, naučnici su decenijama imali poteškoća da u laboratoriji stvore ljudske neurone od kojih je on sastavljen, što je značajno otežalo proučavanje ozbiljnih bolesti koje zahvataju moždano stablo, uključujući tu spinalnu mišićnu atrofiju (SMA) i amiotrofičnu lateralnu sklerozu (ALS).
SMA je jedan od vodećih genetskih uzroka smrti kod dece mlađe od godinu dana, dok ALS najčešće pogađa ljude između 40. i 70. godine i zahvata i prednji i zadnji mozak.
Kod obe bolesti,određeni neuroni zadnjeg mozga postepeno prestaju da funkcionišu, zbog čega pacijenti postepeno mogu da postanu sprečeni da izvrše osnovne aktivnosti. Pacijenti na kraju mogu da izgube i sposobnost gutanja, čime može da se povećav rizik od upale pluća ukoliko hrana ili tečnost dospeju u pluća, a kasnije mogu da izgube i sposobnost disanja.
Ovo istraživanje može da objasni zašto su raniji pokušaji stvaranja neurona zadnjeg mozga bili toliko neuspešni. Potencijalno objašnjenje je i da su istraživači možda pokušavali da jednu vrstu progenitorskih ćelija pretvore u drugi razvojni tip, za koji ona nikada nije imala sposobnost da se razvije.
Razdvajanje počinje veoma rano u razvoju
Ključan momenat istraživanja bio je kada su naučnici proučili jednu od najranijih faza embrionalnog razvoja, gastrulaciju. Tokom nje, počinje da se oblikuje osnovna struktura tela. Tada je otkriveno da zadnji mozak ne nastaje kao kasniji ogranak tokom razvoja koji stvaraju prednji i srednji mozak. Umesto toga, on od samog početka prati sopstveni razvojni put i razvija se paralelno sa ostalim regionima.
Kako bi proučili ovaj proces, istraživači su analizirali embrione miševa u razvoju i identifikovali dve različite populacije progenitorskih ćelija mozga iz kojih se on razvija. Tada su otkrili da jedna populacija izražava gen pod nazivom Otx2 i predodređena je da formira prednji i srednji mozak, dok druga populacija izražava gen Gbx2 koji se razvija u zadnji mozak. Utvrdili su da ove dve populacije ostaju odvojene i da se ne preklapaju čak ni u najranijim fazama koje su proučavali.
Ta razlika postala je još jasnija kada je tim proučio i hromatin, materijal koji "pakuje" DNK materijal unutar ćelija i pomaže u kontroli toga koji su geni dostupni za upotrebu, a koji ostaju nedostupni.
Uspeli su i da "uzgoje" neurone u laboratoriji
Vodeći se rezultatima istraživanja, istraživači su uspešno usmerili ljudske pluripotentne matične ćelije (vrstu ćelija koje mogu da se razviju u bilo koji drugi tip ćelije u ljudskom telu), tako da se razviju u funkcionalne motorne neurone zadnjeg mozga.
Dobijene ćelije su se ponašale poput pravih neurona - proizvodile su električne signale poznate kao akcioni potencijali i stvarale proteine koji kontrolišu mišiće lica i mišiće uključene u gutanje.
Delimo osobinu sa kokoškama i meduzama
Nakon toga, istraživači su posmatrali oko 550 miliona godina evolutivne istorije, i shvatili da se isti obrazac sa dva porekla mozga uočava i kod kokošaka i meduza. Meduze, koje su se od ljudske evolutivne linije odvojile pre otprilike 600 do 700 miliona godina, imaju dva nervna sistema smeštena na različitim krajevima tela.
"Naše istraživanje ukazuje na to da je evolucija uzela dva postojeća nervna sistema i prostorno ih spojila", rekao je Lo.
Vaše mišljenje nam je važno - ostavite nam komentar, nije potrebna registracija!
BONUS VIDEO:
(MONDO)