Co sprawia, że ludzki mózg różni się od mózgu wszystkich innych zwierząt – w tym nawet naszych najbliższych krewnych naczelnych? Analizując typy komórek w korze przedczołowej czterech gatunków naczelnych, naukowcy z Yale zidentyfikowali cechy specyficzne dla gatunku – szczególnie dla człowieka – donoszą 25 sierpnia w czasopiśmie Science.
Odkryli, że to, co czyni nas ludźmi, może również czynić nas podatnymi na choroby neuropsychiatryczne.
W ramach badania naukowcy przyjrzeli się w szczególności grzbietowo-bocznej korze przedczołowej (dlPFC), regionowi mózgu, który jest unikalny dla naczelnych i niezbędny dla procesów poznawczych wyższego rzędu. Stosując technikę sekwencjonowania jednokomórkowego RNA, naukowcy profilowali poziomy ekspresji genów w setkach tysięcy komórek pobranych z dlPFC dorosłych ludzi, szympansów, makaków i małp marmozet.
„Dzisiaj postrzegamy grzbietowo-boczną korę przedczołową jako główny składnik ludzkiej tożsamości, ale wciąż nie wiemy, co sprawia, że jest to wyjątkowe u ludzi i odróżnia nas od innych gatunków naczelnych”. powiedział Nenad Sestan, profesor neurobiologii Harveya i Kate Cushingów w Yale, profesor medycyny porównawczej, genetyki. i psychiatrii oraz główny autor artykułu. „Teraz mamy więcej wskazówek”.
Aby odpowiedzieć na to pytanie, naukowcy najpierw zapytali, czy istnieją jakiekolwiek typy komórek unikalnie obecne u ludzi lub innych analizowanych gatunków naczelnych innych niż człowiek. Po zgrupowaniu komórek o podobnych profilach ekspresji ujawnili 109 wspólnych typów komórek naczelnych, ale także pięć, które nie były wspólne dla wszystkich gatunków. Obejmowały one rodzaj mikrogleju lub komórki odpornościowej specyficznej dla mózgu, który był obecny tylko u ludzi, oraz drugi typ wspólny tylko dla ludzi i szympansów.
Naukowcy odkryli, że typ mikrogleju specyficznego dla człowieka istnieje przez cały rozwój i dorosłość, co sugeruje, że komórki odgrywają rolę w utrzymaniu mózgu, a nie w walce z chorobą.
„My, ludzie, żyjemy w zupełnie innym środowisku o unikalnym stylu życia w porównaniu z innymi gatunkami naczelnych; a komórki glejowe, w tym mikroglej, są bardzo wrażliwe na te różnice” – powiedział Sestan. „Rodzaj mikrogleju znajdującego się w ludzkim mózgu może reprezentować odpowiedź immunologiczną na środowisko”.
Analiza ekspresji genów w mikrogleju ujawniła inną niespodziankę specyficzną dla człowieka – obecność genu FOXP2. Odkrycie to wzbudziło duże zainteresowanie, ponieważ warianty FOXP2 powiązano z dyspraksją werbalną, stanem, w którym pacjenci mają trudności z wydawaniem języka lub mową. Inne badania wykazały również, że FOXP2 jest powiązany z innymi chorobami neuropsychiatrycznymi, takimi jak autyzm, schizofrenia i epilepsja.
Sestan i współpracownicy odkryli, że ten gen wykazuje ekspresję specyficzną dla naczelnych w podzbiorze neuronów pobudzających i ekspresję specyficzną dla człowieka w mikrogleju.
„FOXP2 od dziesięcioleci intryguje wielu naukowców, ale wciąż nie mieliśmy pojęcia, co czyni go wyjątkowym u ludzi w porównaniu z innymi gatunkami naczelnych” – powiedział Shaojie Ma, współpracownik podoktorski w laboratorium Sestana i współautor. Jesteśmy bardzo podekscytowani odkryciami FOXP2, ponieważ otwierają one nowe kierunki w badaniu języka i chorób”.
Badania zostały sfinansowane przez Narodowy Instytut Zdrowia i Narodowy Instytut Zdrowia Psychicznego.
Inni autorzy to współautor Mario Skarica, współpracownik naukowy w dziedzinie neurologii w Yale School of Medicine; współautor Andre Sousa, adiunkt neurologii na Uniwersytecie Wisconsin-Madison; i współautor-senior Stephen M. Strittmatter, profesor neurologii Vincenta Coatesa i profesor neurologii w Yale, przewodniczący Departamentu Neuronauki i dyrektor Instytutu Neuronauki Kavli.
Źródło historii:
Materiały dostarczone przez Uniwersytet Yale. Oryginał napisany przez Billa Hathawaya. Uwaga: Treść można edytować pod kątem stylu i długości.