Mysleli sme si, že mozog vzniká ako jeden celok. Vedci teraz odhalili niečo úplne iné
Na prvý pohľad tvorí mozog jeden celok, jeho najstaršie vývojové korene však môžu rozprávať oveľa komplikovanejší príbeh. Vedci zo Stanford Medicine zistili, že predná a zadná časť mozgu vznikajú už od najskorších štádií embryonálneho vývoja z dvoch odlišných populácií buniek.
Výsledky spochybňujú dlhoročnú predstavu, podľa ktorej celý mozog pochádza z jedného spoločného základu. Zároveň naznačujú, že počas evolúcie sa mohli spojiť dva pôvodne samostatné nervové systémy.
Jedna časť myslí, druhá nás udržiava pri živote
Mozog sa delí na predný, stredný a zadný mozog. Predné oblasti sú spojené napríklad s jazykom, vedomím a abstraktným myslením. Zadný mozog zase riadi množstvo automatických procesov nevyhnutných pre život vrátane dýchania, spánku či regulácie srdcovej činnosti. Podieľa sa tiež na ovládaní svalov potrebných pri rozprávaní a prehĺtaní.
Vedci pri sledovaní skorého embryonálneho vývoja identifikovali dve oddelené populácie buniek. Jedna smeruje k vytvoreniu predného a stredného mozgu, zatiaľ čo druhá od začiatku vytvára zadný mozog.
Rozdiely našli aj v usporiadaní chromatínu, ktorý pomáha určovať, ktoré gény môže bunka využívať. Obe skupiny buniek sú teda na svoju budúcu úlohu nastavené veľmi skoro a vyvíjajú sa paralelne.
Stopa vedie stovky miliónov rokov do minulosti
Výskumníci následne zisťovali, či ide iba o zvláštnosť ľudského vývoja. Podobný vzorec našli u myší, kurčiat, zebričiek a dokonca aj u vzdialene príbuzných morských živočíchov.
Stopy dvoch oddelených vývojových ciest tak môžu siahať viac ako 500 miliónov rokov do minulosti.
Jedným z možných vysvetlení je, že evolúcia postupne dostala dva starobylé nervové systémy do tesnej blízkosti a tie dnes fungujú ako jeden mozog. Ide však o evolučnú interpretáciu výsledkov, ktorú bude potrebné ďalej skúmať.
Vedcom sa podarilo vypestovať dôležité neuróny
Objav priniesol aj praktický výsledok. Vedci dlhé roky zápasili s vytvorením ľudských neurónov zadného mozgu v laboratóriu. Nové poznatky naznačili, prečo predchádzajúce pokusy nemuseli fungovať – výskumníci mohli začínať s bunkami určenými na vytvorenie iných častí mozgu.
Keď tím napodobnil správnu vývojovú cestu, podarilo sa mu z ľudských pluripotentných kmeňových buniek vytvoriť funkčné motorické neuróny zadného mozgu. Bunky vytvárali elektrické signály a vykazovali vlastnosti neurónov, ktoré ovládajú napríklad svaly tváre či prehĺtanie.
Objav môže pomôcť pri výskume ALS a SMA
Možnosť pestovať tieto bunky v laboratóriu môže byť dôležitá pri skúmaní ochorení, ktoré poškodzujú neuróny mozgového kmeňa.
Patrí medzi ne amyotrofická laterálna skleróza (ALS) či spinálna svalová atrofia (SMA). Získavať tkanivo mozgového kmeňa od žijúcich pacientov je mimoriadne problematické, preto môžu laboratórne vytvorené neuróny vedcom umožniť podrobnejšie sledovať, čo sa pri týchto ochoreniach deje.
Výskum publikovaný v časopise Nature Neuroscience tak nemení iba predstavu o tom, ako sa ľudský mozog vytvára. Prináša aj nový laboratórny model, ktorý môže pomôcť pri skúmaní niektorých závažných neurologických ochorení.
