Нейрогенез: почему наш мозг построен по образцам древних существ
Исследование, проведенное в лаборатории Лейдена в университете Лехай, выявило, что генетические процессы, которые определяют создание новых нейронов в мозге, на самом деле возникли задолго до эволюционного развития центральной нервной системы. Проще говоря, для того чтобы построить наши мозги, природа использовала образцы, которые были у простых организмов, предшествовавших нам и другим животным на эволюционной шкале. Результаты исследования, опубликованные в журнале Scientific Reports, основаны на интенсивном изучении генетических механизмов в примитивных нервных сетях Nematostella vectensis, также известной как морская анемона-звездочка.
Нейрогенез — процесс, при котором в мозге образуются новые нервные клетки — нейроны. Он имеет важное значение во время эмбрионального развития, но также продолжается в определенных областях мозга после рождения и на протяжении всей жизни. Зрелый мозг имеет множество специализированных областей функций и нейронов, отличающихся по структуре и связям. Например, гиппокамп, который играет важную роль в когнитивных функциях, таких как обучение и память, а также в эмоциях, настроении, тревожности и стрессовой реакции, содержит не менее 27 различных типов нейронов.
Захватывающее многообразие нейронов в нашем мозге проистекает из контролируемого процесса нейрогенеза во время развития эмбриона. Во время нейрогенеза нейрональные стволовые клетки претерпевают дифференциацию, то есть превращаются в различные специализированные типы клеток в определенное время и области мозга. Нейрональные стволовые клетки способны порождать новые нейронные клетки любого типа. Если мы изолируем стволовые клетки из мозга и выращиваем их в лаборатории, они будут активно делиться, образуя большие сферические скопления клеток. Каждая такая сферическая масса, известная как нейросфера, образуется из одной стволовой клетки. Изменяя состав химических веществ, мы можем направлять развитие этих клеток в нейроны или глиальные клетки.
Уникальной особенностью стволовых клеток является их способность к бесконечному делению, порождая либо больше стволовых клеток, либо специализированные клетки, такие как нейрональные прогениторные клетки. Они, в свою очередь, претерпевают дифференциацию и превращаются в определенные типы нейронов. Также нейрональные стволовые клетки могут быть источником глиальных прогениторных клеток, которые дифференцируются в глиальные клетки, такие как астроциты, олигодендроциты и микроглия.
Ранее нейробиологи полагали, что центральная нервная система, включая мозг, неспособна к такому процессу, как нейрогенез и регенерация. Однако в 1990-х годах было обнаружено, что некоторые области взрослого мозга содержат стволовые клетки, и теперь мы знаем, что взрослый нейрогенез является естественным процессом, который происходит в здоровом мозге.
Ученые из лаборатории Лейдена провели исследование, направленное на выяснение генетических механизмов, регулирующих нейрогенез в мозге, а также их эволюцию в процессе филогенеза. Для этой цели они использовали в качестве модельного организма морскую анемону-звездочку, представителя группы животных, называемых книдариями.
Книдарии, включающие в себя медуз, кораллы, морские анемоны и гидры, являются важной филогенетической группой, поскольку они являются ближайшими родственниками билатерий, таких, как насекомые, кольчатые черви, моллюски, морские ежи и позвоночные. В основном, билатерии характеризуются наличием централизованной нервной системы. Исследование нейрогенеза у книдарий позволяет сделать выводы о древних механизмах, которые были основой для возникновения и, возможно, формирования билатеральной центральной нервной системы.
— доктор Майкл Лейден, руководитель исследования.
Морская анемона-звездочка имеет простую нервную сеть, состоящую из двух слоев нервных клеток, расположенных между эпителиальными клетками. Эти нервные клетки не образуют специализированных структур, таких как ганглии или мозг, и не имеют четкого разделения на сенсорные, моторные или ассоциативные нейроны. Однако они способны к нейрогенезу и регенерации, а также к образованию синапсов и передаче нервных импульсов.
Исследователи сравнили экспрессию генов, связанных с нейрогенезом, у морской анемоны-звездочки с экспрессией этих же генов у мыши и человека. Они обнаружили, что многие гены, которые регулируют нейрогенез в мозге более высоких животных, также присутствуют и активны у морской анемоны. Кроме того, они выявили несколько новых генов, которые специфичны для нейрогенеза у книдарий. Эти результаты свидетельствуют, что генетические механизмы нейрогенеза имеют древнее происхождение и были сохранены в ходе эволюции.
Работа ученых открывает новые перспективы для понимания процессов нейрогенеза и регенерации в мозге, а также для разработки новых терапевтических подходов к лечению нейродегенеративных заболеваний, таких как болезнь Альцгеймера, болезнь Паркинсона, инсульт и травматические повреждения мозга.
Нейрогенез — процесс, при котором в мозге образуются новые нервные клетки — нейроны. Он имеет важное значение во время эмбрионального развития, но также продолжается в определенных областях мозга после рождения и на протяжении всей жизни. Зрелый мозг имеет множество специализированных областей функций и нейронов, отличающихся по структуре и связям. Например, гиппокамп, который играет важную роль в когнитивных функциях, таких как обучение и память, а также в эмоциях, настроении, тревожности и стрессовой реакции, содержит не менее 27 различных типов нейронов.
Захватывающее многообразие нейронов в нашем мозге проистекает из контролируемого процесса нейрогенеза во время развития эмбриона. Во время нейрогенеза нейрональные стволовые клетки претерпевают дифференциацию, то есть превращаются в различные специализированные типы клеток в определенное время и области мозга. Нейрональные стволовые клетки способны порождать новые нейронные клетки любого типа. Если мы изолируем стволовые клетки из мозга и выращиваем их в лаборатории, они будут активно делиться, образуя большие сферические скопления клеток. Каждая такая сферическая масса, известная как нейросфера, образуется из одной стволовой клетки. Изменяя состав химических веществ, мы можем направлять развитие этих клеток в нейроны или глиальные клетки.
Уникальной особенностью стволовых клеток является их способность к бесконечному делению, порождая либо больше стволовых клеток, либо специализированные клетки, такие как нейрональные прогениторные клетки. Они, в свою очередь, претерпевают дифференциацию и превращаются в определенные типы нейронов. Также нейрональные стволовые клетки могут быть источником глиальных прогениторных клеток, которые дифференцируются в глиальные клетки, такие как астроциты, олигодендроциты и микроглия.
Ранее нейробиологи полагали, что центральная нервная система, включая мозг, неспособна к такому процессу, как нейрогенез и регенерация. Однако в 1990-х годах было обнаружено, что некоторые области взрослого мозга содержат стволовые клетки, и теперь мы знаем, что взрослый нейрогенез является естественным процессом, который происходит в здоровом мозге.
Ученые из лаборатории Лейдена провели исследование, направленное на выяснение генетических механизмов, регулирующих нейрогенез в мозге, а также их эволюцию в процессе филогенеза. Для этой цели они использовали в качестве модельного организма морскую анемону-звездочку, представителя группы животных, называемых книдариями.
Книдарии, включающие в себя медуз, кораллы, морские анемоны и гидры, являются важной филогенетической группой, поскольку они являются ближайшими родственниками билатерий, таких, как насекомые, кольчатые черви, моллюски, морские ежи и позвоночные. В основном, билатерии характеризуются наличием централизованной нервной системы. Исследование нейрогенеза у книдарий позволяет сделать выводы о древних механизмах, которые были основой для возникновения и, возможно, формирования билатеральной центральной нервной системы.
Исследуя нейрогенез у книдарий, мы можем сделать вывод о предковых механизмах, которые привели к возникновению и, возможно, эволюционному происхождению билатеральной центральной нервной системы
— доктор Майкл Лейден, руководитель исследования.
Морская анемона-звездочка имеет простую нервную сеть, состоящую из двух слоев нервных клеток, расположенных между эпителиальными клетками. Эти нервные клетки не образуют специализированных структур, таких как ганглии или мозг, и не имеют четкого разделения на сенсорные, моторные или ассоциативные нейроны. Однако они способны к нейрогенезу и регенерации, а также к образованию синапсов и передаче нервных импульсов.
Исследователи сравнили экспрессию генов, связанных с нейрогенезом, у морской анемоны-звездочки с экспрессией этих же генов у мыши и человека. Они обнаружили, что многие гены, которые регулируют нейрогенез в мозге более высоких животных, также присутствуют и активны у морской анемоны. Кроме того, они выявили несколько новых генов, которые специфичны для нейрогенеза у книдарий. Эти результаты свидетельствуют, что генетические механизмы нейрогенеза имеют древнее происхождение и были сохранены в ходе эволюции.
Работа ученых открывает новые перспективы для понимания процессов нейрогенеза и регенерации в мозге, а также для разработки новых терапевтических подходов к лечению нейродегенеративных заболеваний, таких как болезнь Альцгеймера, болезнь Паркинсона, инсульт и травматические повреждения мозга.
Наши новостные каналы
Подписывайтесь и будьте в курсе свежих новостей и важнейших событиях дня.
Рекомендуем для вас
Таинственная «дверь» обнаружена в Антарктиде
Теория заговора против официальной науки: кто окажется прав?...
15 000 американских городов станут призраками в ближайшие десятилетия
Ученые уверены, что «там просто некому будет жить»....
Не по вкусу: комары пьют кровь не у всех подряд
Полезно понимать для защиты от опасных насекомых....
НЛО управляют армией беспилотников, которые следят за военными базами США
Загадочные дроны буквально терроризируют американских военных летчиков....
Странный случай: укус змеи подействовал на австралийца спустя 15 часов
Только 10% укушенных на самом деле получают дозу яда....
Собаки поднялись на новую ступень эволюции
Третья стадия одомашнивания — что это значит?...
20 млн жителей США могут остаться без воды
Великие озера поразила небывалая засуха....
Первые оседлые люди в Европе: в Сербии обнаружили дом возрастом 8000 лет
Обгорелое жилище перевернуло представления о ранних поселенцах....
Вспененный гель быстро останавливает кровотечение и снижает риск заражения
Учёные изобрели спасающую жизнь «повязку»....
Кошки могут понимать многие слова
Но для экспериментов голос хозяина произносил бессмыслицу....
Google срочно переходит на атомную энергию
АЭС опасны, но у Америки просто нет выхода....
Первая частная космическая станция появится на орбите в 2025 году
Комплекс, созданный с учетом проблем астронавтов, потянул на миллиард долларов....
Американские ученые отрицают ускорение глобального потепления
Формально, так и есть, но это ещё не всё....
Окаменелости в Индии рассказали о самом раннем случае разделки слонов людьми
Это произошло не менее 300 тысяч лет назад....
Детекторы ИИ ложно обвинили студентов в плагиате
Ничто не ново на всё 100%....
Режиссер фильма «Я, робот» утверждает, что Илон Маск крадет его идеи
Смех смехом, но новые проекты Маска удивительно похожи на кадры из фильма....