На протяжении веков ученые считали человеческий мозг единым непрерывным органом. Однако новое исследование, проведенное биологами-эмбриологами из Stanford Medicine, ставит под сомнение это представление. Исследователи пришли к выводу, что мозг человека формируется из двух независимых нервных систем, которые развивались параллельно на протяжении сотен миллионов лет.
Работа опубликована в научном журнале Neuroscience News Science Magazine. Ученые изучали самые ранние этапы развития эмбриона и установили, что передняя и задняя части мозга имеют разное клеточное происхождение.
«Мы впервые показали, что передняя часть мозга происходит из совершенно иных клеток-предшественников, чем задняя часть мозга. Наше открытие означает, что теперь мы можем выращивать нейроны из задней части мозга, то есть из заднего мозга, в чашке Петри и изучать их функции», — рассказал доктор философии Кайл Ло, доцент кафедры биологии развития Стэнфордской медицинской школы и старший автор исследования.
В ходе экспериментов на мышах ученые проследили развитие нервной системы на ранней стадии эмбриогенеза. Они обнаружили две популяции клеток-предшественников, которые не пересекаются между собой.
Одна из них, обозначенная как Otx2+, дает начало переднему и среднему мозгу. Вторая, Gbx2+, формирует задний мозг. По данным исследователей, клетки этих двух линий не переходят из одной группы в другую на протяжении развития.
Дополнительный анализ показал, что передняя и задняя нервная эктодерма имеют различную структуру упаковки хроматина. Такая эпигеномная организация закрепляет клетки за определенным направлением развития.
Ученые также попытались выяснить, насколько древним является такое разделение. Для этого они изучили представителей разных эволюционных ветвей. Аналогичный механизм двойного происхождения нервной системы исследователи обнаружили у кур, рыб данио-рерио и морских желудей. Общий предок этих организмов и человека существовал более 550 миллионов лет назад.
По словам исследователей, еще более древние организмы демонстрируют похожую особенность. Например, у медуз, отделившихся от нашей эволюционной линии примерно 600–700 миллионов лет назад, имеются две отдельные нервные системы, расположенные на противоположных концах тела.
Полученные результаты могут иметь значение не только для понимания эволюции мозга. По мнению ученых, возможность получать в лаборатории нейроны, происходящие из разных частей мозга, позволит отдельно изучать их развитие и функции, а также лучше исследовать заболевания нервной системы.
Напомним, исследователи раскрыли тайну предсмертных видений в человеческом мозге