جنين فأر عمره 9.5 يومًا. الجزء الأمامي من الدماغ أزرق والجزء الخلفي أحمر، ويمتد إلى الحبل الشوكي. قد يكون دماغنا هجينًا من نظامين عصبيين قديمين تم تجميعهما معًا منذ مئات الملايين من السنين. ويستند ذلك إلى اكتشاف أن منطقتي الدماغ الأمامية والخلفية لدى البشر وعدة أنواع أخرى تتطوران من نوعين مختلفين من الخلايا في الأجنة، بدلاً من مشاركة نفس الأصل التطوري، كما كان يُعتقد سابقًا.

يقول Kyle Loh من جامعة ستانفورد: "تشير أبحاثنا إلى أن التطور أخذ نظامين عصبيين موجودين ودفعهما معًا مكانيًا". درس Loh وزملاؤه المراحل المبكرة من تطور جنين الفأر ووجدوا أن دماغه يتطور من نوعين من الخلايا السلفية المبكرة. أحد النوعين يعبّر عن جين يسمى OTX2 ويتحول إلى الخلايا العصبية الموجودة في الجزء الأمامي من الدماغ. والآخر يعبّر عن جين يسمى GBX2 ويصبح الخلايا العصبية في الجزء الخلفي من الدماغ.

ثم أجرى الباحثون تجارب باستخدام خلايا بشرية في طبق، ووجدوا أن الخلايا العصبية للدماغ الخلفي وتلك الخاصة بالدماغ الأمامي والدماغ المتوسط تتطور أيضًا من خلايا سلفية مختلفة. يقول Loh: "لقد أظهرنا لأول مرة أن الجزء الأمامي من الدماغ ينشأ من خلية سلفية مختلفة تمامًا عن الجزء الخلفي من الدماغ". وهذا يفسر سبب صعوبة زراعة أنسجة الدماغ الخلفي البشري في المختبر.

وبتسلحهم بهذه المعرفة، تمكن الفريق من زراعة خلايا عصبية حركية وظيفية للدماغ الخلفي البشري في طبق لأول مرة. ينسق الدماغ الخلفي العمليات الأساسية للحفاظ على الحياة، مثل التنفس والنوم والأكل ونبض القلب، بينما الدماغ الأمامي هو مركز التفكير العالي المستوى. تسبب حالات مثل التصلب الجانبي الضموري (ALS) وضمور العضلات الشوكي صعوبات في الكلام والبلع لأنها تؤثر على الدماغ الخلفي. والآن بعد أن أصبح من الأسهل زراعة الخلايا العصبية للدماغ الخلفي البشري في طبق، ينبغي أن يساعد ذلك في أبحاث ALS وضمور العضلات الشوكي، ويسمح لنا بالتحقيق في الآليات الدقيقة لكيفية عمل أدوية GLP-1 مثل Ozempic وWegovy لدى البشر، كما يقول Loh.

كما درس الباحثون أجنة في مرحلة مبكرة من الدجاج والسمك المخطط ودودة البلوط، ووجدوا أن أنظمتها العصبية مستمدة بالمثل من نوعين مختلفين من الخلايا السلفية. ويشير هذا إلى أن نظام الدماغ ذا الأصلين المشترك لدينا نشأ منذ ما لا يقل عن 550 مليون سنة. لكن قنديل البحر، الذي انفصلنا عنه منذ حوالي 600 إلى 700 مليون سنة، لديه نظامان عصبيان منفصلان. ربما اندمجا في أسلافنا البعيدين لأنه حسّن من قدراتهم الإجمالية على المعالجة، كما يقول Loh. يقول: "تحصل على تواصل أكثر كفاءة عندما تكون الأشياء أقرب إلى بعضها". ويقول Loh إن تطور أدمغتنا عبر مسارين منفصلين ربما سهّل أيضًا تطور التفكير المعقد. فبينما كان الدماغ الخلفي يعتني بجميع الوظائف الأساسية لإبقائنا على قيد الحياة، "كان بإمكان التطور أن يلعب بالدماغ الأمامي، ويرتكب الأخطاء، ويُنتج كل الأشياء الفاخرة مثل الذاكرة والإبداع"، كما يقول.

الكيانات الرئيسية: الشركات: جامعة ستانفورد | الأشخاص: Kyle Loh | المواقع: جامعة ستانفورد