Учени от Станфорд пренаписват медицината: Човекът има „два мозъка“ в главата

Учени от Станфордския университет предлагат ново обяснение за произхода на човешкия мозък. Според изследването той може образно да се разглежда като два отделни органа. Те се развиват от различни клетъчни линии, но функционират като единна система.

Двете мозъчни части произлизат от отделни групи ембрионални клетки. Тези клетки се развиват паралелно още от най-ранните етапи. Те не се припокриват и не преминават една в друга.

Досегашният модел приемаше, че една обща група стволови клетки образува нервната тръба. След това тя се разделя на преден, среден и заден мозък. Новите данни променят тази дългогодишна представа.

Изследователите са идентифицирали две различни групи мозъчни прогениторни клетки. Едната експресира гена Otx2. Тя се превръща в преден и среден мозък.

Тези мозъчни структури отговарят за висшите умствени способности. Сред тях са логиката, абстрактното мислене, езикът и самосъзнанието. Втората клетъчна група експресира гена Gbx2.

Gbx2-клетките оформят задния мозък и мозъчния ствол. Тези структури управляват основни жизнени процеси. Сред тях са автоматичното дишане, сърдечният ритъм и гълтането.

Мозъчният ствол участва и в регулирането на съня. Той контролира също прецизната работа на лицевите мускули. Тези функции обикновено протичат автоматично и остават извън съзнателния контрол.

Генетичните и хроматиновите анализи показват различия между двете клетъчни популации. ДНК структурата им е организирана по фундаментално различен начин. Според изследователите това потвърждава независимия им произход.

Екипът е проследил развитието на процеса при миши ембриони. Сравненията обхващат също човешки ембриони, пилета, риби и морски червеи. Според изходния материал сходен двукомпонентен механизъм присъства при всички изследвани организми.

Това насочва към много древен еволюционен произход. Преди повече от 550 милиона години природата вероятно е обединила две съществуващи нервни мрежи. Така постепенно се е оформил общият орган, познат днес като главен мозък.

При по-примитивни животни, включително медузите, нервните системи остават физически отделени. При човека те са събрани в един орган. Въпреки това техният клетъчен код остава различен.

Откритието може да промени изследванията на заболяванията, свързани с мозъчния ствол. Сред тях са амиотрофичната латерална склероза и спиналната мускулна атрофия. Тези състояния засягат моторните неврони, дишането, гълтането и движенията.

Според авторите новият модел обяснява и предишни неуспехи в лабораториите. В продължение на десетилетия учените се опитвали да отглеждат автентични неврони на задния мозък. Те използвали стволови клетки, произхождащи от предномозъчната линия.

Този подход е изисквал предномозъчни клетки да придобият характеристики на задномозъчни клетки. Новите данни показват, че двете линии се развиват независимо. Затова подобна трансформация може да е биологично невъзможна.

Станфордският екип е отгледал функционални моторни неврони на задния мозък. Клетките са генерирали електрически сигнали. Те са произвеждали и специфични протеини на мозъчния ствол.

Това създава лабораторен модел за изследване на правилния тип клетки. Фармакологията може да използва този модел при изпитване на лекарствени молекули. Така учените ще могат да изучават по-точно заболяванията на мозъчния ствол.

Новите резултати допълват изследванията върху развитието на човешкия мозък. Повече информация за мозъчните промени през живота представя и материалът за продължителността на юношеството.

Откритието разделя условно висшата умствена дейност от първичните жизнени функции. Двете системи работят в синхрон, но запазват различен ембрионален произход. Това предлага нова рамка за обяснение на човешката мозъчна организация.

Изследването поставя под въпрос стогодишни представи в неврологията. То показва, че единният мозък може да е резултат от древен еволюционен съюз. Разбирането на този произход може да подпомогне бъдещото изучаване на мозъчните заболявания.