В продължение на векове науката е смятала мозъка за единен орган. Ново изследване на учени от Станфордския медицински университет разкрива нещо фундаментално различно – това, което наричаме мозък, всъщност има два отделни еволюционни и ембрионални произхода. Различни негови области са се развили от две самостоятелни популации клетки-предшественици, чиито еволюционни корени се проследяват стотици милиони години назад. Откритието е публикувано в Nature Neuroscience на 18 септември 2026 г. и преобръща теория, доминирала в науката от столетие. Старши автор на изследването е д-р Кайл Ло – доцент по биология на развитието, а съавтори са докторантите д-р Каролин Дъндис и д-р Райян Джокай, съответно от California Institute of Technology и University of California, San Francisco.
Два мозъка в едно тяло
От гледна точка на ембрионалното развитие главният мозък се разделя на три основни области: преден мозък, среден мозък и заден мозък. Предният мозък участва във висшите функции – език, съзнание и абстрактно мислене. Задният мозък, който включва моста, продълговатия мозък и малкия мозък, има ключова роля в регулирането на жизненоважни функции като дишане, сън, сърдечен ритъм и глад. Определени неврони в задния мозък участват и в управлението на мускулите на лицето, езика и гърлото, отговорни за говора и преглъщането.
Въпреки огромното му значение, дълго време учените не са успявали да отгледат определени видове човешки неврони от задния мозък в лабораторни условия. Това е затруднявало изследванията на опустошителни заболявания като спинална мускулна атрофия (СМА) и амиотрофична латерална склероза (АЛС, или болест на Лу Гериг).
Спиналната мускулна атрофия е водеща генетична причина за смърт при деца под една година. Амиотрофичната латерална склероза засяга и двете части на мозъка и обикновено се диагностицира между 40- и 70-годишна възраст. При двете заболявания неврони на мозъчния ствол постепенно спират да функционират, пациентите губят способността да преглъщат, а впоследствие и да дишат.
Откъде идва пробивът
Изследователите направили откритието си, изучавайки най-ранните фази на ембрионалното развитие. Д-р Джокай и д-р Дъндис установили, че задният мозък следва отделен път на развитие – успореден, а не разклонение от пътя, по който се развиват предният и средният мозък.
Изследването на мишки разкрило две коренно различни клетки-предшественици на мозъка. Едната, в която се експресира генът Otx2, е предназначена да се развие в преден и среден мозък. Другата, в която се експресира генът Gbx2, е предназначена да формира задния мозък.
Двете популации от клетки никога не се припокриват – те са взаимно изключващи се от най-ранните етапи на развитие.
“Показахме за първи път, че предната част на мозъка произлиза от напълно различна клетка-предшественик от тази, която дава началото на задната му част. Сега можем да отглеждаме неврони от задния мозък в петриево блюдо и да изучаваме функциите им“, обяснява доц. д-р Кайл Ло.
Предишните неуспехи в тази насока имат логично обяснение. Учените са се опитвали да получат неврони от задния мозък, използвайки клетки-предшественици на предния и средния мозък. Новото изследване показва, че тези клетки следват различни пътища на развитие и не могат да бъдат преобразувани една в друга по този начин.
„В стволовата клетъчна биология изследователите са фокусирани върху това да създадат крайния клетъчен тип. Но е важно да се започне от най-ранните етапи на ембрионалното развитие. Именно вниманието ни към тази ранна фаза ни позволи да открием фундаменталното разделение между клетките предшественици на предния и средния мозък и тези на задния мозък“, казва д-р Джокай.
550 милиона години история
Изследователите проследили същия модел на развитие на мозъка от две различни популации клетки-предшественици при пилета, зебра рибки и дори при жълъдести червеи, малки морски същества, споделящи далечен общ прародител с хората. Медузите, отделили се от хората преди 600 – 700 милиона години, имат две нервни системи в различните краища на тялото.
„Нашето изследване предполага, че еволюцията е взела две съществуващи нервни системи и ги е разположила пространствено заедно“, казва доц. Ло.
Нови хоризонти за лечение
Откритието отваря нови възможности за изследване на СМА, АЛС и други заболявания на мозъчния ствол. До момента изучаването им е било почти невъзможно, тъй като учените не могат да получат тъкан от мозъчния ствол на живи пациенти. Способността да се отглеждат тези неврони в лаборатория открива нов фронт в изследванията.
Има и неочаквана връзка с лечението на затлъстяване, тъй като задният мозък съдържа невронни вериги, участващи в регулирането на глада и апетита. Върху тези механизми въздействат и лекарства за лечение на затлъстяването като семаглутид.
„Сега имаме модел за по-добро разбиране на тези опустошителни болести и за създаване на регенеративни терапии за тях. Това е вълнуващ нов хоризонт в изследването на мозъка“, казва д-р Джокай.
„Надявам се нашето изследване да вдъхнови бъдещи научни проучвания на биологията на развитието. Не мога да се сетя за нещо по-удовлетворяващо от разгадаването на малка тайна за произхода на мозъка ни“, добавя д-р Дъндис.
Източник: Stanford Medicine
