Studie viser at menneskehjernen utvikler seg fra to separate organer

Menneskehjernen er ikke det enhetlige organet forskere lenge har antatt. En studie publisert fredag i Nature Neuroscience av et forskerteam ledet av Stanford Medicine avslører at hjernen utvikler seg fra to separate populasjoner av stamceller, noe som kullkaster tiår med vitenskapelig konsensus om at en enkelt forløper danner hele organet.medicalxpress+1

To systemer, ett organ

Den rådende modellen for hjerneutvikling har vært at alle hjerneregioner stammer fra en felles stamcelle tidlig i fosterlivet. Den nye forskningen avkrefter denne teorien. Ved å arbeide med museembryoer under gastrulasjonen, stadiet der kroppen først tar form, identifiserte teamet to gjensidig utelukkende stamcellepopulasjoner. Den ene, som uttrykker genet Otx2, er bestemt til å bli forhjernen og midthjernen, som håndterer språk, bevissthet og abstrakt tenkning. Den andre, som uttrykker Gbx2, danner bakhjernen, som kontrollerer pust, hjerterytme, søvn og svelging.sciencealert+1

De to populasjonene overlapper aldri, og deres DNA-pakking, kjent som kromatin, er fundamentalt forskjellig, noe som låser hver celletype til sin utviklingsvei. Vi har for første gang vist at forsiden av hjernen oppstår fra en helt annen stamcelle enn baksiden av hjernen, sier Kyle Loh, førsteamanuensis i utviklingsbiologi ved Stanford og studiens seniorforfatter.medicalxpress+1

Forskerne bekreftet at mønsteret strekker seg utover mus. De fant den samme strukturen med dobbelt opphav hos kyllinger, sebrafisk, makaker og eikenøttormer, arter som deler en felles stamfar som antas å ha levd for omtrent 550 millioner år siden. Forskningen vår antyder at evolusjonen tok to eksisterende nervesystemer og presset dem sammen romlig, sier Loh.sciencealert+1

Fra oppdagelse til sykdomsforskning

Funnene løser en langvarig gåte i laboratoriet. Forskere har i flere tiår slitt med å dyrke bakhjernenevroner in vitro, sannsynligvis fordi de startet med stamceller bestemt for forhjernen. Tidligere forsøk på å lage bakhjernenevroner prøvde sannsynligvis å overtale forhjerne- og midthjernestamceller til å bli bakhjerneceller, noe studien vår viser ikke er mulig, sier medforfatter Rayyan Jokhai.streamlinefeed+1

Med det riktige utgangsmaterialet genererte teamet for første gang funksjonelle menneskelige bakhjernemotornevroner fra pluripotente stamceller. De laboratoriedyrkede cellene viste elektrisk aktivitet og proteiner karakteristiske for bakhjerneregionene som kontrollerer ansikts- og svelgemuskler. Denne evnen åpner nye veier for å studere sykdommer som ødelegger bakhjernenevroner, inkludert spinal muskelatrofi, en ledende genetisk dødsårsak hos barn under ett år, og amyotrofisk lateralsklerose.medicalxpress+1

Nå har vi en modell for å bedre forstå disse ødeleggende sykdommene og jobbe mot regenerative terapier for dem, sier Jokhai. Dette er en svært spennende ny front innen hjerneforskning.medicalxpress