Здесь рождаются новости.

Ученые разработали новую стратегию изучения эволюции мозга

Что делает нас людьми и откуда происходит такое таинственное свойство как «человечность»? Люди генетически похожи на шимпанзе и бонобо, но имеют при э

Что делает нас людьми и откуда происходит такое таинственное свойство как «человечность»? Люди генетически похожи на шимпанзе и бонобо, но имеют при этом очевидные поведенческие и когнитивные различия с ними. Недавно исследователи из Института биологических исследований Солка в сотрудничестве со специалистами из кафедры антропологии Калифорнийского университета в Сан-Диего разработали стратегию для более легкого изучения раннего развития человеческих нейронов в сравнении с нейронами приматов. Исследование, которое было опубликовано в журнале eLife 7 февраля 2019 года, предлагает ученым новый инструмент для фундаментальных исследований мозга.

«Это исследование дает представление о структуре развития мозга и закладывает основу для дальнейшего сравнительного анализа между людьми и приматами», – отмечает один из ведущих авторов исследования, президент и профессор Солка Расти Гейдж, который заведует кафедрой исследований возрастных нейродегенеративных заболеваний.

Развитие мозга включает в себя два важных процесса: созревание и миграцию нейронов. Созревание предполагает рост нейронов, поскольку они усиливают свои связи друг с другом для лучшей коммуникации. Миграция – это физическое движение нейронов в разные части развивающегося мозга. Авторы попытались сравнить созревание и миграцию нейронов между людьми и приматами.

Чтобы выполнить эту задачу, лаборатория Гейджа разработала новый метод, базирующийся на технологии стволовых клеток. С помощью него исследователи брали клетки кожи у приматов и добивались их превращения в нейральные клетки-предшественники (могут становиться разными видами мозговых клеток, включая нейроны), используя вирус и химические коктейли. Эти новые линии клеток затем могут быть размножены, что дает возможность ученым открывать новые пути для изучения аспектов нейронального развития живых нейронов, не используя при этом образцы ткани у находящихся под угрозой исчезновения приматов, таких как шимпанзе и бонобо.

«Это новая стратегия изучения эволюции человека», – отмечает Кэрол Маркетто, старший научный сотрудник Солка в лаборатории генетики и одна из авторов исследования. «Мы рады поделиться этими линиями клеток приматов с научным сообществом, чтобы ученые со всего мира могли исследовать развитие мозга приматов без использования образцов их ткани. Мы ожидаем, что в течение следующих нескольких лет это приведет к множеству новых открытий в области эволюция мозга».

Сначала исследователи изучили различия в экспрессии генов, связанных с движением нейронов, сравнивая между собой клетки человека, шимпанзе и бонобо. Они также исследовали миграционные свойства нейронов, присущих каждому виду. Они обнаружили 52 гена, связанных с миграцией, и, что интересно, у нейронов шимпанзе и бонобо были периоды быстрой миграции, в то время как человеческие нейроны двигались медленно.

Чтобы сравнить движение и созревание нейронов вне системы, ученые трансплантировали нейрональные клетки-предшественники как людей, так и шимпанзе в мозг грызунов, позволяя нейронам процветать и обеспечивая их дополнительными сигналами развития.

Затем специалисты анализировали различия в расстоянии миграции, форме и размерах нейронов в течение 19 недель после трансплантации. Они наблюдали за длиной, плотностью и количеством расширений нейронов, называемых дендритами, а также размерами клеточных тел, в которых находятся ядро и ДНК.

Нейроны шимпанзе мигрировали на большие расстояния и занимали на 76 процентов большую площадь, чем нейроны человека, уже через две недели. Человеческие нейроны развивались медленнее, но смогли достичь большей длины, чем у шимпанзе. Эта более медленная модель роста позволяет людям получить большее количество этапов развития, чем у приматов, что может объяснить различия в поведении и когнитивных способностях.

В будущем авторы надеются построить эволюционное дерево множества видов приматов, используя индуцированные плюрипотентные линии стволовых клеток, чтобы лучше понять эволюцию человеческого мозга. Кроме того, ученые планируют использовать эту платформу для изучения различий в регуляции генов между разными видами приматов, приводящих к отличиям в созревании нейронов и потенциально способных влиять на организацию мозга у людей.

«Наши знания об эволюции мозга ограничены, особенно когда речь идет о различиях в клеточном развитии между видами», – заявляет Маркетто. «Мы рады тем огромным возможностям, которые открывает для нас данная работа в области нейробиологии и развития мозга».

Новости по теме:

  1. Ubisoft обещает денежную и техническую помощь в восстановлении собора Нотр-Дам
  2. Ученые рассказали, как распространяются суеверия
  3. На eBay появилось объявление о продаже скелета детеныша Тираннозавра за $2,95 млн
  4. Ученые обнаружили гены, повышающие риск развития шизофрении

Новости партнёров: