Сравнение нейронов показало возможную причину когнитивных различий между обезьянами и человеком

Биологи вывели клетки-предшественники из плюрипотентных стволовых клеток и вживили их в мозг грызунов, чтобы посмотреть на различия в поведении клеток.

Ученые из Института биологических исследований Солка (США) воспользовались технологией выращивания плюрипотентных стволовых клеток (iPS-клетки), чтобы проследить за развитием кортикальных пирамидальных нейронов человека и обезьян. Работа опубликована в журнале eLife.

Авторы хотели выяснить, есть ли различия в нейронах у людей и близких к нам приматов — шимпанзе и бонобо. Для этого они обратились к двум наиболее важным процессам в развитии мозга: созреванию и миграции нервных клеток. Созревание — процесс разрастания нейрона и расширения его связей. Миграция — перемещение клетки в пространстве.

Исследователи применили технологию получения индуцированных плюрипотентных стволовых клеток. Ее открыл в 2006 году японский ученый Синъя Яманака (Shinya Yamanaka). В прошлом году ученые из Немецкого центра исследования рака в Хайдельберге сообщали, что благодаря этой технологии они превратили клетки крови человека в стволовые клетки нервной системы. До этого сотрудники Института биологических исследований Солка уже работали с iPS-клетками, этот метод помог им и сейчас. Из кожи приматов они получили клетки-предшественники нейронов.

Сначала авторы изучили различия в экспрессии генов, связанных с движением нейронов. Они выделили 52 гена, относящихся к миграции. Нейроны шимпанзе и бонобо обладали периодами более быстрой миграции по сравнению с клетками человека. Затем исследователи внедрили все клетки-предшественники в мозг грызунов. Чтобы наблюдать за последовательностью развития нейронов у мышей, их умерщвляли во время первой, второй, четвертой, шестой, восьмой и 19 недели наблюдений.

Через две недели нейроны шимпанзе мигрировали на большее расстояние по сравнению с человеческими и занимали более обширную площадь с разницей в 76 процентов. Также нейроны человека развивались медленнее, но их отростки оказались длиннее. По мнению биологов, такая медленная модель роста позволяет людям проходить больше этапов в развитии, что и объясняет разницу в когнитивных способностях.

В будущем авторы собираются построить эволюционное дерево, основанное на поведении нервных клеток разных приматов.

Ранее исследователи из Медицинского центра Cedars-Sinai определили нейроны в префронтальной коре мозга человека, которые реагируют на ошибку сразу после ее совершения и соотносятся с реакцией ERN. Авторы предполагают, что их дальнейшее изучение поможет в лечении обсессивно-компульсивного расстройства и шизофрении.