Новое исследование выяснило, как двигаются нейроны по всему мозгу во время внутриутробного развития плода. Ученые также обнаружили, что два полушария коры головного мозга человека разделились намного раньше, чем считалось ранее.
Создание человеческого мозга остается в загадочным процессом, который проходит путь от эмбриональной нервной трубки до более чем 100 миллиардов взаимосвязанных нейронов в мозге новорожденного.
Чтобы достичь этого чуда биологической инженерии, развивающийся мозг плода должен расти в среднем со скоростью примерно 250 000 нервных клеток в минуту на протяжении всей беременности.
Эти нервные клетки часто генерируются далеко от того места, где они в конечном итоге будут функционировать в новом мозге, -эта миграция, которая, хотя и была широко исследована на животных моделях с использованием химических или биологических индикаторов, никогда не изучалась непосредственно у людей. До сих пор.
В новой статье, опубликованной в Интернете 20 апреля 2022 года в журнале Nature, ученые из Медицинской школы Калифорнийского университета в Сан-Диего и Детского института геномной медицины Рэди описывают новые методы определения движения клеток мозга человека во время внутриутробного развития путем изучения здоровых клеток взрослых людей, которые недавно скончались от естественных причин.
“Каждый раз, когда клетка делится на две дочерние клетки, случайно возникает одна или несколько новых мутаций, которые оставляют след из хлебных крошек, которые могут быть считаны современными секвенсорами ДНК”, - говорит старший автор Джозеф Глисон, доктор медицинских наук, профессор неврологии Рэди в Медицинской школе Калифорнийского университета в Сан-Диего.
- Разрабатывая методы считывания этих мутаций в мозге, мы можем раскрыть ключевые идеи о том, как формируется человеческий мозг по сравнению с другими видами“.
Хотя в человеческом организме насчитывается 3 миллиарда основных ДНК и более 30 триллионов клеток, Глисон и его коллеги сосредоточили свои усилия всего на нескольких сотнях мутаций ДНК, которые, вероятно, возникли во время первых нескольких клеточных делений после оплодотворения эмбриона или во время раннего развития мозга. Отслеживая эти мутации по всему мозгу умерших людей, они впервые смогли реконструировать развитие человеческого мозга.
Чтобы понять тип клеток, демонстрирующих эти мутации "хлебных крошек", они разработали методы выделения каждого из основных типов клеток мозга. Например, профилируя мутации в возбуждающих нейронах по сравнению с ингибирующими нейронами, они подтвердили давнее подозрение, что эти два типа клеток генерируются в разных зародышевых зонах мозга, а затем смешиваются в коре головного мозга, самом внешнем слое органа.
Однако они также обнаружили, что мутации, обнаруженные в левой и правой частях мозга, отличались друг от друга, доказано, что—по крайней мере у людей—два полушария головного мозга разделяются в процессе развития гораздо раньше, чем предполагалось ранее.
По словам Мартина У. Брейса, доктора философии, бывшего научного сотрудника проекта в Калифорнийском университете в Сан-Диего, а ныне доцента Медицинской школы Университета Колорадо, эти результаты имеют значение для некоторых заболеваний человека, таких как трудноизлечимые эпилепсии, когда у пациентов наблюдаются спонтанные судорожные припадки и требуется операция по удалению эпилептического очага мозга.
Это исследование,” говорят авторы, - решает загадку, почему эти очаги почти всегда ограничены одним полушарием мозга. Применение этих результатов к другим неврологическим отклонениям может помочь ученым понять больше тайн мозга”.
Оригинальное исследование: Закрытый доступ.
“Соматический мозаицизм выявляет клональные распределения неокортикального развития” Мартина У. Брейса. Перевод Юртаев А.
