Embrio tikus berusia 9,5 hari. Bagian depan otak berwarna biru dan bagian belakang berwarna merah, memanjang ke sumsum tulang belakang. Otak kita mungkin merupakan hibrida dari dua sistem saraf kuno yang dikemas bersama ratusan juta tahun lalu. Ini didasarkan pada temuan bahwa wilayah depan dan belakang otak pada manusia dan beberapa spesies lain berkembang dari dua jenis sel yang berbeda pada embrio, bukan berbagi asal perkembangan yang sama seperti yang diyakini sebelumnya.

"Penelitian kami menunjukkan bahwa evolusi mengambil dua sistem saraf yang sudah ada dan mendorongnya bersama secara spasial," kata Kyle Loh dari Universitas Stanford. Loh dan rekan-rekannya mempelajari tahap awal perkembangan embrio tikus dan menemukan bahwa otaknya berkembang dari dua jenis sel progenitor awal. Satu jenis mengekspresikan gen bernama OTX2 dan berubah menjadi neuron yang ditemukan di bagian depan otak. Yang lain mengekspresikan gen bernama GBX2 dan menjadi neuron di bagian belakang otak.

Para peneliti kemudian melakukan eksperimen menggunakan sel manusia dalam cawan dan menemukan bahwa neuron hindbrain dan neuron forebrain serta midbrain juga berkembang dari sel progenitor yang berbeda. "Kami telah menunjukkan untuk pertama kalinya bahwa bagian depan otak berasal dari sel progenitor yang sama sekali berbeda dari bagian belakang otak," kata Loh. Ini menjelaskan mengapa begitu sulit menumbuhkan jaringan hindbrain manusia di laboratorium.

Berbekal pengetahuan ini, tim berhasil menumbuhkan neuron motorik hindbrain manusia yang fungsional dalam cawan untuk pertama kalinya. Hindbrain mengoordinasikan proses dasar penopang kehidupan, seperti bernapas, tidur, makan, dan detak jantung, sedangkan forebrain adalah pusat pemikiran tingkat tinggi. Kondisi seperti amyotrophic lateral sclerosis (ALS) dan spinal muscular atrophy menyebabkan kesulitan berbicara dan menelan karena memengaruhi hindbrain. Sekarang karena lebih mudah menumbuhkan neuron hindbrain manusia dalam cawan, ini harus membantu penelitian ALS dan spinal muscular atrophy, dan memungkinkan kita menyelidiki mekanisme tepat bagaimana obat GLP-1 seperti Ozempic dan Wegovy bekerja pada manusia, kata Loh.

Para peneliti juga mempelajari embrio tahap awal ayam, ikan zebra, dan cacing acorn, dan menemukan sistem saraf mereka juga berasal dari dua jenis sel progenitor yang berbeda. Ini menunjukkan bahwa sistem otak dua-asal bersama kita muncul setidaknya 550 juta tahun lalu. Tetapi ubur-ubur, yang kita pisahkan sekitar 600 hingga 700 juta tahun lalu, memiliki dua sistem saraf yang terpisah. Ini mungkin telah bergabung pada nenek moyang kita yang jauh karena meningkatkan kekuatan pemrosesan keseluruhan mereka, kata Loh. "Anda mendapatkan komunikasi yang lebih efisien ketika segala sesuatunya lebih dekat," katanya. Otak kita berkembang melalui dua jalur terpisah mungkin juga memfasilitasi evolusi pemikiran kompleks, kata Loh. Sementara hindbrain mengurus semua fungsi dasar untuk menjaga kita tetap hidup, "evolusi bisa bermain-main dengan forebrain, membuat kesalahan, dan memunculkan semua hal mewah seperti memori dan kreativitas," katanya.

Entitas Utama: Perusahaan: Universitas Stanford | Orang: Kyle Loh | Lokasi: Universitas Stanford