Согласно новым данным, человеческий мозг представляет собой два отдельных органа, которые в процессе эволюции, продолжавшейся сотни миллионов лет, слились воедино. Ученые предоставили убедительные доказательства того, что передняя и задняя части головного мозга формируются из различных типов стволовых клеток. Это открытие противоречит ранее существовавшей научной концепции и открывает возможность культивирования нейронов ствола мозга в лабораторных условиях.

Команда исследователей из Стэнфордского университета, расположенного в Соединенных Штатах Америки, провела анализ самых ранних стадий развития эмбрионов мышей на этапе гаструляции – периоде формирования будущих тканей организма. В ходе исследования биологи выявили, что развитие переднего и заднего отделов мозга происходит по двум независимым траекториям, которые никогда не пересекаются.

Ключевую роль в формировании передних и средних отделов головного мозга играет группа клеток с активным геном Otx2, тогда как задний мозг развивается из популяции клеток, несущей ген Gbx2. Различия обусловлены структурой хроматина – структуры, обеспечивающей упаковку ДНК и определяющей доступность генов для транскрипции; его уникальная конфигурация жестко определяет судьбу каждого типа клеток с самого начала. О результатах исследования опубликованы в научном журнале Nature Neuroscience.

До этого момента биологи не смогли добиться преобразования клеток-предшественников передней части головного мозга в нейроны, расположенные в стволе. Благодаря детальному изучению строения органа, исследователям впервые удалось создать двигательные нервные клетки заднего отдела головного мозга в лабораторных условиях.

Для проведения эксперимента применялись универсальные стволовые клетки человека, способные формировать любую ткань организма. Выращенные в лабораторной чашке Петри нейроны проявили признаки нормальной активности, включая генерацию потенциалов действия – электрических импульсов, посредством которых нервные клетки осуществляют передачу сигналов.

Результаты эволюционного анализа свидетельствуют о том, что данная двойственная структура мозга сформировалась более 550 миллионов лет назад. Подобное разделение было зафиксировано у кур, рыб данио-рерио и полухордовых червей, а у медуз нервные системы существуют в виде двух независимых систем, расположенных на разных концах тела.

Открытие, сделанное учеными из Стэнфордского университета, предоставляет новые перспективы для исследования тяжелых, не поддающихся лечению заболеваний, затрагивающих ствол мозга, таких как боковой амиотрофический склероз и спинальная мышечная атрофия. Помимо этого, получение ткани заднего отдела головного мозга в лабораторных условиях может способствовать разработке лекарственных средств для лечения ожирения, поскольку именно этот отдел отвечает за регуляцию чувства голода.