Мозг — это не один орган, а два: открытие, которое переписывает учебники

Новое исследование Стэнфордской медицины (Stanford Medicine) показывает: человеческий мозг устроен не как единый орган, а как две древние нервные системы, соединённые вместе. Одна из них — более примитивная — отвечает за автоматические функции, которые поддерживают жизнь: дыхание, сон, сердечный ритм, чувство голода. Другая — передний и средний мозг — ведает высшим мышлением: языком, сознанием и абстрактным рассуждением.

Это не просто уточнение анатомии. Это указание на то, что передняя и задняя части мозга происходят из разных клеток-предшественников. «Мы впервые показали, что передняя часть мозга возникает из совершенно иного клетки-предшественника (progenitor cell), чем задняя», — говорит Кайл Ло, один из авторов работы. Иными словами, у двух половин мозга — разная родословная.

Что именно обнаружили

Взрослый человеческий мозг состоит из трёх основных областей: переднего, среднего и заднего мозга. Передний мозг отвечает за язык, сознание и абстрактное мышление. Задний — за дыхание, сон, сердечный ритм и чувство голода, а также за мышцы лица, языка и горла, от которых зависят речь и глотание.

Задний мозг жизненно необходим, но именно его нейроны до сих пор не удавалось получить в лаборатории. Это ограничивало исследования заболеваний, затрагивающих ствол мозга, — в том числе спинальной мышечной атрофии и бокового амиотрофического склероза.

Команда решила понять, почему клетки заднего мозга так трудны для выращивания. Изучая развивающиеся эмбрионы мышей, исследователи увидели: задний мозг следует совершенно отдельному пути развития по сравнению с остальными областями. В переднем и среднем мозге развивающиеся клетки экспрессируют ген Otx2, а в заднем — ген Gbx2. Более того, между областями обнаружились принципиально разные формы упаковки ДНК.

«Предыдущие попытки создать нейроны заднего мозга, вероятно, пытались превратить предшественников переднего и среднего мозга в клетки заднего, что, как показывает наша работа, невозможно», — объясняет Райян Джохай, соавтор исследования.

Почему это важно

Это знание позволило впервые создать функциональные двигательные нейроны заднего мозга в лаборатории. Открывается путь к исследованиям нескольких тяжёлых заболеваний, включая спинальную мышечную атрофию и боковой амиотрофический склероз. «Теперь у нас есть модель, чтобы лучше понимать эти разрушительные болезни и работать над регенеративными терапиями для них, — говорит Джохай. — Это очень захватывающий новый рубеж в исследовании мозга».

Чтобы проверить гипотезу, учёные обратились к 550 миллионам лет эволюции. Тот же принцип двух источников мозга они нашли у кур, рыбок данио и даже у кишечнодышащих — крошечных существ, живущих на дне океана и имеющих далёкого общего предка с человеком.

«Наше исследование говорит о том, что эволюция взяла две существующие нервные системы и пространственно сдвинула их вместе, — добавляет Ло. — Иметь мозг как один орган, вероятно, было бы эффективнее, но мы полагаемся на этот изначальный способ делать мозг из двух отдельных частей».