Эмбрион мыши возрастом 9,5 дней. Передняя часть мозга синяя, а задняя красная, продолжаясь в спинной мозг. Наш мозг может быть гибридом двух древних нервных систем, объединённых вместе сотни миллионов лет назад. Это основано на открытии того, что передние и задние области мозга у людей и нескольких других видов развиваются из двух различных типов клеток у эмбрионов, а не имеют общего эволюционного происхождения, как считалось ранее.

«Наше исследование предполагает, что эволюция взяла две существующие нервные системы и пространственно соединила их», — говорит Kyle Loh из Стэнфордского университета. Loh и его коллеги изучили ранние стадии развития эмбриона мыши и обнаружили, что его мозг развивается из двух типов ранних клеток-предшественников. Один тип экспрессирует ген под названием OTX2 и превращается в нейроны, находящиеся в передней части мозга. Другой экспрессирует ген под названием GBX2 и становится нейронами в задней части мозга.

Затем исследователи провели эксперименты с использованием человеческих клеток в чашке Петри и обнаружили, что нейроны заднего мозга и нейроны переднего и среднего мозга также развиваются из разных клеток-предшественников. «Мы впервые показали, что передняя часть мозга возникает из совершенно иной клетки-предшественника, чем задняя часть мозга», — говорит Loh. Это объясняет, почему было так трудно выращивать ткань заднего мозга человека в лаборатории.

Вооружившись этими знаниями, команда впервые смогла вырастить функциональные двигательные нейроны заднего мозга человека в чашке Петри. Задний мозг координирует фундаментальные процессы жизнеобеспечения, такие как дыхание, сон, приём пищи и сердцебиение, тогда как передний мозг является центром мышления высшего уровня. Такие состояния, как боковой амиотрофический склероз (БАС) и спинальная мышечная атрофия, вызывают трудности с речью и глотанием, потому что они поражают задний мозг. Теперь, когда стало легче выращивать нейроны заднего мозга человека в чашке Петри, это должно помочь исследованиям БАС и спинальной мышечной атрофии и позволить нам изучать точные механизмы того, как препараты GLP-1, такие как Ozempic и Wegovy, действуют на людей, говорит Loh.

Исследователи также изучили эмбрионы кур, рыбок данио и кишечнодышащих на ранних стадиях и обнаружили, что их нервные системы аналогичным образом происходят из двух различных типов клеток-предшественников. Это говорит о том, что наша общая система мозга с двойным происхождением возникла по меньшей мере 550 миллионов лет назад. Но у медуз, от которых мы отделились около 600–700 миллионов лет назад, есть две отдельные нервные системы. Они, возможно, соединились у наших далёких предков, потому что это улучшило их общую вычислительную мощность, говорит Loh. «Когда вещи находятся ближе друг к другу, коммуникация становится более эффективной», — говорит он. То, что наш мозг развивается по двум отдельным путям, также могло способствовать эволюции сложного мышления, говорит Loh. Пока задний мозг заботился обо всех базовых функциях для поддержания нашей жизни, «эволюция могла экспериментировать с передним мозгом, совершать ошибки и порождать все изысканные вещи, такие как память и творчество», — говорит он.

Ключевые сущности: Компании: Стэнфордский университет | Люди: Kyle Loh | Места: Стэнфордский университет