Они ошибались на протяжении десятилетий? Учёные утверждают, что мозг состоит из двух нервных систем, «объединённых» в одном органе

На протяжении десятилетий в нейробиологии считалось, что весь мозг формируется из одной и той же популяции стволовых клеток, присутствующих на ранних стадиях эмбрионального развития. Эта идея отражена в учебниках, экспериментальных моделях и лабораторных протоколах, используемых во всем мире. Однако в статье, опубликованной в журнале Nature Neuroscience, выдвигается предположение, что реальность может оказаться более сложной: области мозга, связанные с мышлением, и те, которые отвечают за базовые функции выживания, могут иметь различное клеточное происхождение и проходить параллельные пути развития, начиная с самых ранних стадий эмбриональной жизни. Исследование под названием «Два параллельных предка нейроэктодермы способствуют развитию мозга» возглавил Кайл Ло (Kyle Loh), доцент кафедры биологии развития в Stanford Medicine, совместно с исследователями Кэролайн Дандес (Carolyn Dundes) и Райяном Джокхаем (Rayyan Jokhai). Для проведения исследования команда работала с эмбрионами мышей и анализировала формирование мозга на ранних стадиях эмбрионального развития. «По мнению авторов, передний и средний мозг, известные как проэнцефал и мезенцефал, возникают из популяции прогениторных клеток, характеризующихся экспрессией гена Otx2». В то же время ромбообразный мозг, включающий ствол мозга и области, отвечающие за жизненно важные функции, такие как дыхание, сон, сердечный ритм или чувство голода, происходит из другой группы клеток, связанной с геном Gbx2.» «Мы впервые доказали, что передняя часть мозга возникает из стволовой клетки, совершенно отличной от той, которая дает начало задней части», — заявил Кайл Ло (Kyle Loh), представляя своё открытие. «Полученные результаты побудили команду предложить более широкую интерпретацию эволюции нервной системы. В пресс-релизе Stanford Medicine мозг был описан как результат «двух древних нервных систем, искусно объединенных воедино» — эта формулировка легла в основу многих заголовков, сопровождавших публикацию исследования. «Однако исследователи уточняют, что в работе не утверждается ни существование двух отдельных мозгов, ни то, что известная до сих пор анатомия мозга является неверной. Мозг по-прежнему остается единым органом. Изменилось лишь объяснение его эмбрионального происхождения. Согласно новой модели, структуры, связанные с абстрактным мышлением, языком и сознанием, не имеют точно такой же биологической отправной точки, как области, отвечающие за поддержание автоматических функций, необходимых для жизни. «Помимо концептуальной дискуссии, это открытие также предлагает возможное объяснение технической проблемы, которая десятилетиями ставила нейробиологов в тупик». В то время как в лабораториях удавалось относительно легко получать нейроны, соответствующие передним отделам мозга, из стволовых клеток, получение нейронов ромбообразного мозга оказывалось гораздо более сложной задачей. В ходе многочисленных экспериментов попытки вырастить клетки этого типа систематически заканчивались неудачей. «По мнению авторов, эти неудачи могли быть связаны с тем, что исследователи использовали не тот тип прогениторных клеток». Если нейроны ромбообразного мозга изначально происходят из другой популяции, то попытка получить их из клеток, предназначенных для формирования других областей мозга, была бы просто биологически нереальной. «Опираясь на это новое понимание, группе удалось впервые получить человеческие нейроны ромбообразного мозга из плюрипотентных стволовых клеток человека». Исследователи отмечают, что эти нейроны обладают характеристиками, присущими данной области мозга, и могут стать полезным инструментом для изучения заболеваний, поражающих ствол мозга. «Наше открытие означает, что теперь мы можем культивировать нейроны задней части мозга, ромбообразного мозга, на лабораторной чашке и изучать их функции», — пояснил Лох. Среди возможных будущих применений фигурируют неизлечимые на сегодняшний день нейродегенеративные заболевания, такие как спинальная мышечная атрофия (СМА) и боковой амиотрофический склероз (БАС) — заболевания, поражающие нейроны, связанные с этими областями мозга. Эта работа также может способствовать развитию исследований нейронных цепей, связанных с контролем чувства голода, сна и других физиологических процессов, регулируемых стволом мозга». Сам журнал «Nature» в аналитической заметке, опубликованной вместе с исследованием, подчеркнул, что полученные результаты опровергают сложившееся представление о формировании мозга и открывают новый путь к получению клеток, которые до сих пор было особенно сложно вырастить в лабораторных условиях. «Как и в случае со многими фундаментальными исследованиями, авторы признают, что некоторые вопросы пока остаются открытыми. Исследование проводилось преимущественно на животных моделях, и теперь необходимо определить, в какой степени те же самые законы точно применимы к развитию человека. Также предстоит выяснить, насколько эта модель изменяет современное понимание развития мозга».