Stanford: Mannsheilinn er tvö líffæri sem runnu saman í þróun

Rannsókn sem birt var í Nature Neuroscience þann 18. september hefur kollvarpað grundvallarforsendu í taugavísindum: mannsheilinn, sem lengi hefur verið álitinn eitt líffæri með sameiginlegan þroskauppruna, virðist vera tvö fornaldarleg taugakerfi sem runnu saman á yfir 500 milljón ára þróunarsögu.sciencedaily

Vísindamenn við Stanford Medicine komust að því að framheili og miðheili verða til úr einum stofnfrumuhópi, á meðan afturheilinn þróast úr algjörlega aðskildri tegund af frumfrumum. Kerfin tvö fylgja ólíkum þroskabrautum frá fyrstu stigum fósturþroskans og skarast aldrei.sciencedaily

"Við höfum sýnt fram á í fyrsta sinn að framhluti heilans verður til úr allt öðrum stofnfrumum en afturhluti heilans," sagði Kyle Loh, dósent í þroskunarlíffræði og aðalhöfundur rannsóknarinnar.iosconews+1

Tvö kerfi, tvö hlutverk

Framheilinn styður við æðri getu, þar á meðal tungumál, meðvitund og óhlutbundna hugsun. Afturheilinn, oft kallaður heilastofn, stjórnar sjálfvirkum lífsnauðsynlegum aðgerðum eins og öndun, hjartslætti, svefni og hungri.sciencedaily

Vísindamennirnir rannsökuðu þroska fósturvísa músa og komust að því að stofnfrumur framheila og miðheila tjá genið Otx2, á meðan annar hópur sem tjáir Gbx2 myndar afturheilann. Greining á litni, efninu sem pakkar DNA inni í frumum, staðfesti að hóparnir tveir eru bundnir við aðskildar þroskabrautir frá upphafi.sciencedaily

Bylting fyrir sjúkdómarannsóknir

Uppgötvunin leysti langvarandi vandamál á rannsóknarstofum. Í áratugi höfðu vísindamenn ekki getað ræktað taugafrumur úr afturheila manna in vitro, líklega vegna þess að þeir reyndu að breyta stofnfrumum framheila í frumur afturheila, sem rannsóknin sýnir að er ekki mögulegt.sciencedaily

Með nýja þekkingu að vopni tókst teyminu í fyrsta sinn að leiða fjölhæfar stofnfrumur manna í virkar hreyfitaugafrumur afturheila. Frumurnar sem ræktaðar voru á rannsóknarstofu framleiddu rafboð og mynduðu prótein sem tengjast tilteknum svæðum afturheila sem stjórna andlits- og kyngingarvöðvum.sciencedaily

Framfarirnar opna nýjar leiðir til að rannsaka sjúkdóma sem skemma heilastofninn, þar á meðal amyotrophic lateral sclerosis (ALS) og vöðvarýrnun í mænu, sem er ein helsta erfðatengda dánarorsök barna yngri en eins árs.sciencedaily

Fornt þróunarmynstur

Teymið rakti tveggja uppruna mynstur heilans yfir 550 milljón ára þróunarsögu og fann sömu skipan hjá kjúklingum, sebrafiskum og kóngulóarormum, litlum sjávarverum sem eiga fjarlægan sameiginlegan forföður með mönnum.iosconews+1

"Rannsókn okkar bendir til þess að þróunin hafi tekið tvö núverandi taugakerfi og þrýst þeim saman í rými," sagði Loh. "Að hafa heilann sem eitt líffæri væri líklega skilvirkara, en við treystum á þessa frumstæðu leið til að búa til heilann sem tvo aðskilda hluta."sciencedaily