Jak výrazné záhyby v mozkové kůře, pozorované u lidí, velryby, jiných zvířat, formy

Jednou z definujících rysů lidí je pozoruhodná schopnost našeho mozku pro jazyk, plánování, paměť, kreativitu a další. Tyto schopnosti pramení nejen z naší velké velikosti mozku, ale také ze složené struktury vnější vrstvy mozku, mozkové kůry.

Nová studie, Publikováno v časopise Přírodní komunikaceNabízí vhled do toho, jak se tyto vrásky tvoří a ukazují na řadu přispívajících faktorů-včetně počtu raného stádia mozkové buňkyjak migrují během vývoje a specifické typy zapojených buněk.

Tato zjištění mohou pomoci vést budoucí výzkum vývoje mozku, vývoje a zdraví.

Jedna z největších tajemství mozku

Na rozdíl od většiny zvířat, jejichž mozky jsou hladké, některé větší druhy – včetně lidí, někteří jiní primáti, velryby, delfíny a prasata – se vrásci vrásky mozková kůraPředstavujeme drážky (sulci) a hřebeny (Gyri) na povrchu.

Tato výrazná struktura podstatně zvyšuje povrchovou plochu mozku a je spojena s širokou škálou vyšších kognitivních funkcí. Přesto, i když se zdá, že tyto záhyby nabízejí jasné evoluční výhody, jak se tvoří, zůstává jedním z největších záhad v Vývoj mozku.

Předchozí práce týmu Rüdiger Kleina v Institutu Max Planck pro biologickou inteligenci ukázala, že odstranění genů pro dva Adhezní molekuly které pomáhají neuronů migrovat společně, mění to, jak se mozkové buňky pohybují ve vyvíjejícím se mozku myši.

Bez těchto molekul se neurony šíří více široce, což způsobuje, že normálně hladká myší kůra tvoří drážky, podobné těm, které jsou vidět ve složeném lidském mozku.

Nová studie staví na této práci a zavádí další genetické změny, které současně zvýšily počet progenitorových buněk – časné buňky, které způsobují vznik neuronů.

V kombinaci tyto změny vedly k ještě rozsáhlejšímu skládání než tým pozorovaný v jejich předchozí studii se složitými vzory drážky a hřebenů, které se objevují v kůře. Pomocí genetických přístupů vědci také zjistili, že zvyšování počtu různých progenitorových buněk specificky ovlivnilo, zda se vytvořily drážky nebo hřebeny.

Kombinované dopady utvářející kůru

„Předpokládá se, že vrásky našeho mozku se vytvářejí směsí rychlého růstu buněk a pohybem neuronů, jak se mozek vyvíjí,“ říká Seung Hee Chun, postdoktorandský výzkumný pracovník a první autor studie.

„Ale to, jak tyto procesy spolupracují na vytvoření charakteristických drážky a hřebenů mozku, nebylo dobře známo. Naše studie naznačuje, že pohyb buněk, jak pevně neurony migrují společně a jak jsou hustě zabaleny.

K provedení studie použili vědci kombinaci podmíněných genetických myších modelů, sekvenování s jedním buňkami a počítačových simulací.

Je zajímavé, že zjištění také naznačují, že typ nervové progenitorové buňky hraje roli při utváření vrásek. Například zvýšení středních progenitorů upřednostňovalo tvorbu Sulci. Naproti tomu rostoucí apikální progenitory-další specifické skupiny neuronů v rané fázi-vedou k tvorbě Gyri.

„Tato zjištění otevírají dveře k prozkoumání toho, jak by jiné buněčné, genetické a mechanické faktory mohly ovlivnit vývoj kůry,“ říká Rüdiger Klein, ředitel Institutu pro biologickou inteligenci Maxe Plancka.

„Dokonce i mezi lidmi se mohou skládací vzorce kůry velmi lišit od člověka k člověku. Pochopení toho, co tyto rozdíly řídí, by nám mohlo pomoci lépe se naučit, jak se mozek vyvíjí, a jak se jeho tvar týká aspektů, jako je funkce, evoluce, chování a zdraví.“