Исследователи демонстрируют, что продолжительность нейрогенного периода является ключевым фактором, определяющим размер мозга.

By Мирослав Белоголовка No comments

Исследователи демонстрируют, что длина нейрогенного периода является ключевым фактором, определяющим размер мозга
Глубокий (пурпурный) и верхний (зеленый) слой нейронов неокортекса у эмбрионов мышей с короткой (слева) и длительной (справа) беременностью. Обратите внимание на увеличение, в частности, нейронов верхнего слоя у эмбриона мышей на длительном сроке беременности. Масштабная линейка, 50 мкм. Кредит: Stepien/Vaid/Huttner/MPI-CBG

Неокортекс, самая большая часть нашего мозга, позволяет нам говорить, мечтать и думать. В ходе эволюции человека размер неокортекса резко увеличился. Чтобы понять, что вызвало это расширение, исследователи из Института молекулярной клеточной биологии и генетики Макса Планка (MPI-CBG) в Дрездене в своих предыдущих исследованиях сосредоточили внимание на гене ARHGAP11B, который обнаруживается только у людей и вызывает повышенное производство ствола мозга. клетки — предпосылка для большего мозга. Теперь, изучая разные линии мышей, одна и та же группа определила другую, очень различную причину расширения неокортекса: чем дольше период беременности (время между зачатием и рождением) вида, тем дольше период, в течение которого генерируются нейроны неокортекса. (нейрогенный период), и чем больше число так называемых нейронов верхнего слоя, признак расширения неокортекса. Исследователи также обнаружили, что во время беременности материнская среда имеет доминирующее влияние на продолжительность нейрогенного периода и, следовательно, на количество продуцируемых нейронов верхнего слоя. Таким образом, они обнаружили неизвестную до сих пор связь между материнской средой и эмбриональной средой.онковый корковый нейрогенез во время беременности.

Неокортекс — это эволюционно самая молодая часть мозга. Неокортекс человека примерно в три раза больше, чем у наших ближайших родственников, шимпанзе. В последние годы исследовательская группа MPI-CBG, возглавляемая одним из директоров-основателей института Виландом Хаттнером, исследовала причину эволюционного расширения неокортекса человека. Неокортекс обычно содержит шесть слоев нейронов, и в основном это верхние слои, которые расширились в ходе эволюции. Хотя предыдущие исследования исследовательской группы были сосредоточены на генах, лежащих в основе этого расширения, группа также предположила уже в 2014 году, основываясь на результатах математической модели, что среди видов с сильно свернутым мозгом можно объяснить увеличение числа нейронов неокортекса. более длительным нейрогенным периодом — временным окном развития, в течение которого производятся нейроны неокортекса.

Более длительная беременность — более длительный нейрогенный период — больше нейронов неокортекса

Текущее исследование группы, опубликованное в журнале Current Biology, предоставляет экспериментальные доказательства для модели 2014 года, согласно которой удлинение нейрогенного периода является ключевым аспектом неокортикального расширения. Самир Вайд, один из ведущих авторов исследования, объясняет: «Когда я начал свою работу в исследовательской лаборатории Виланда Хаттнера в 2014 году, я был заинтригован результатами математической модели, которая была только что опубликована, и я намеревались экспериментально доказать это. Теперь мы обнаружили, что действительно эмбрионы мышей с более длительным сроком беременности (20,5 дней) демонстрируют более длительный нейрогенный период и, что примечательно, производят больше нейронов верхнего слоя, чем эмбрионы мышей с более коротким сроком беременности (19,5 дней) «. Актуальность этого открытия заключается в том, что люди являются приматами с самым длинным периодом беременности, самым длинным нейрогенным периодом и самым большим количеством нейронов неокортекса. Нейрогенный период у человека на восемь-девять дней больше, чем у человекообразных обезьян (гориллы, орангутанга). Самир Вайд далее добавляет: «Во время нейрогенеза неокортекса нейроны верхнего слоя генерируются последними. Следовательно, простым продлением последней фазы нейрогенного периода достигается определенное увеличение нейронов верхнего слоя, что является отличительной чертой эволюционное расширение неокортекса «.

Влияние матери на развитие мозга

«Мы, конечно, были очень счастливы, что смогли предоставить экспериментальные данные на мышах для модели 2014 года с их последствиями для эволюции человеческого мозга», — добавляет Барбара Степьен, первый автор исследования. «Однако мы сделали совершенно неожиданное наблюдение, когда перенесли эмбрионы мышей с короткими сроками беременности матерям с длительными сроками беременности и наоборот. Таким образом, мы были удивлены, увидев, что это не генетический состав эмбриона, а скорее его окружающая среда, предоставляемая матерью, которая определяет, как долго длится период образования нейронов «, — продолжает она. Команда также проанализировала химерный эмбрион мыши и крысы, развивающийся внутри матери крысы, и обнаружила, что факторы окружающей среды крысы влияют на генерацию нейронов верхнего слоя стволовыми клетками мозга мыши, предполагая, что внешнее влияние на генерацию нейронов верхнего слоя может быть закономерным явлением для разных видов.

Значение для развития и эволюции мозга

Добавить комментарий