Человеческий мозг развивается как два разных органа

Передняя и задняя части мозга развиваются из разных клеточных линий и с самого начала формируются независимо друг от друга. Такое разделение могло возникнуть около 550 млн лет назад, говорится в исследовании, опубликованном в журнале Nature Neuroscience.

Специалисты Стэнфордского университета проследили ранние стадии развития мозга у эмбрионов мышей. Они обнаружили, что передний и средний отделы формируются из клеток с активным геном Otx2, тогда как задний мозг развивается из популяции с геном Gbx2.

Различия проявляются уже на уровне хроматина — структуры, которая определяет доступность генов для считывания. Его конфигурация с самого начала закрепляет дальнейшую судьбу двух типов клеток, поэтому их пути развития не пересекаются.

Понимание этого механизма позволило исследователям впервые вырастить в лаборатории двигательные нейроны заднего мозга. Для этого использовали универсальные стволовые клетки человека. Полученные клетки генерировали электрические импульсы и демонстрировали полноценную активность.

Эволюционный анализ показал, что разделение возникло около 550 млн лет назад. Похожую организацию обнаружили у кур, рыб данио-рерио и полухордовых червей, а у медуз две независимые нервные системы располагаются на противоположных концах тела.

Полученные результаты могут использоваться при изучении заболеваний, затрагивающих ствол мозга, включая боковой амиотрофический склероз и спинальную мышечную атрофию. Выращивание тканей заднего мозга также может помочь исследовать механизмы голода, поскольку этот отдел участвует в его регуляции.