إطلاق العنان لتطور الدماغ البشري – أخبار علم الأعصاب

ملخص: حقق الباحثون اكتشافًا مهمًا في دراسة تطور الدماغ البشري، حيث حددوا الإيبيريجولين كعامل رئيسي في توسع القشرة المخية البشرية الحديثة. من خلال مقارنة نمو الدماغ بين الفئران والبشر واستخدام عضويات الدماغ ثلاثية الأبعاد، وجد الفريق أن الإيبيريجولين يعزز انقسام وتوسيع الخلايا الجذعية، وهو أمر بالغ الأهمية لتطور القشرة المخية الحديثة.

تشير هذه الدراسة، التي استخدمت تكنولوجيا الثقافة ثلاثية الأبعاد المتطورة، إلى أن كمية الإيبيريجولين، وليس وجودها أو غيابها، هي التي تميز نمو الدماغ البشري عن تطور الأنواع الأخرى، بما في ذلك الرئيسيات مثل الغوريلا. يقدم البحث رؤى جديدة حول ما يجعل الدماغ البشري فريدًا ويؤكد قيمة المنهجيات المبتكرة في فهم العمليات التطورية المعقدة.

مفتاح الحقائق:

1. دور Epiregulin في توسيع الدماغ: يعزز Epiregulin توسع الخلايا الجذعية في الدماغ النامي، مما يساهم في تعقيد وحجم القشرة المخية الحديثة البشرية.
2. عضويات الدماغ ثلاثية الأبعاد كأداة بحث: استفادت الدراسة من عضويات الدماغ ثلاثية الأبعاد لتقليد نمو الدماغ البشري، مما أتاح الغوص العميق في الميكانيكا الخلوية دون استخدام أساليب غازية.
3. الكمية على الوجود: ويشير البحث إلى أن البشر والرئيسيات الأخرى، بما في ذلك الغوريلا، يمتلكون جين الإيبيريجولين، ولكن مستوى التعبير عنه في البشر هو المفتاح لتطور القشرة المخية الحديثة لدينا.

مصدر: طود

ما الذي يجعلنا بشرا؟ وفقا لعلماء الأحياء العصبية، فهي القشرة المخية الحديثة لدينا. هذه الطبقة الخارجية من الدماغ غنية بالخلايا العصبية وتسمح لنا بالتفكير المجرد وإنشاء الفن والتحدث بلغات معقدة.

حدد فريق دولي بقيادة الدكتورة ماريك ألبرت في مركز العلاجات التجديدية في دريسدن (CRTD) التابع لجامعة TUD Dresden للتكنولوجيا عاملًا جديدًا ربما يكون قد ساهم في توسع القشرة المخية الحديثة لدى البشر.

ونشرت النتائج في مجلة إمبو.

القشرة المخية الحديثة هي الطبقة الخارجية المطوية المميزة للدماغ والتي تشبه حبة الجوز. وهي مسؤولة عن الوظائف المعرفية العليا مثل التفكير المجرد والفن واللغة.

يقول الدكتور ماريك ألبرت، رئيس مجموعة الأبحاث في CRTD: “إن القشرة المخية الحديثة هي الجزء الأحدث تطورًا من الدماغ”.

“تحتوي جميع الثدييات على قشرة دماغية حديثة، ولكنها تختلف في الحجم والتعقيد. تحتوي القشرة المخية الحديثة لدى الإنسان والرئيسيات على طيات، بينما تمتلك الفئران، على سبيل المثال، قشرة حديثة ناعمة تمامًا، دون أي تجاعيد.

تعمل الطيات المميزة للدماغ البشري على زيادة مساحة سطح القشرة المخية الحديثة. تحتوي القشرة المخية البشرية الحديثة على عدد أكبر من الخلايا العصبية التي تدعم الوظائف المعرفية المعقدة.

لا تزال الآليات الجزيئية التي تحرك تطور القشرة المخية الحديثة غير معروفة إلى حد كبير. “ما هي الجينات المسؤولة عن الاختلافات بين الأنواع في حجم القشرة المخية الحديثة؟ ما هي العوامل التي ساهمت في توسع الدماغ عند الإنسان؟ يوضح الدكتور ألبرت أن الإجابة على هذه الأسئلة أمر بالغ الأهمية لفهم تطور الدماغ البشري ومعالجة اضطرابات الصحة العقلية المحتملة.

قوة عضويات الدماغ

للبحث عن العوامل المؤثرة على توسع الدماغ، قارنت مجموعة ألبرت الأدمغة النامية لدى الفئران والبشر.

“الخلايا الجذعية في الفئران لا تنقسم بنفس القدر ولا تنتج عددًا كبيرًا من الخلايا العصبية مقارنة بالرئيسيات. ومن ناحية أخرى، يمتلك البشر عددًا كبيرًا من الخلايا الجذعية في الدماغ النامي. يوضح الدكتور ألبرت أن هذه المجموعة الواسعة من الخلايا الجذعية تكمن وراء الزيادة في عدد الخلايا العصبية وحجم الدماغ.

ووجد الفريق عاملًا موجودًا في البشر ولكن ليس في الفئران. وباستخدام تقنية زراعة الخلايا ثلاثية الأبعاد، اختبر الفريق ما إذا كان العامل الذي تم تحديده حديثًا يمكن أن يؤثر على توسع القشرة المخية الحديثة.

«بفضل البحث الحائز على جائزة نوبل عام 2012، أصبح من الممكن تحويل أي خلية إلى خلية جذعية. يمكن بعد ذلك تحويل هذه الخلية الجذعية إلى نسيج ثلاثي الأبعاد يشبه عضوًا، مثل الدماغ. يوضح الدكتور ألبرت أن الخلايا الجذعية البشرية تجعل من الممكن دراسة التطور والأمراض مباشرة في الأنسجة البشرية.

قد لا تشبه مزارع الدماغ ثلاثية الأبعاد هذه، أو عضيات الدماغ، العقول للعين غير المدربة، ولكنها تحاكي التعقيد الخلوي للأدمغة النامية. “معظم أنواع الخلايا في الدماغ النامي موجودة. يقول الدكتور ألبرت: “إنها تتفاعل، وترسل الإشارات، ويتم ترتيبها بشكل مماثل كما هو الحال في الدماغ البشري الفعلي”.

وباستخدام عضويات دماغية ثلاثية الأبعاد، تمكنت المجموعة من إظهار أن عامل النمو، المعروف باسم الإيبيريجولين، يعزز بالفعل انقسام الخلايا الجذعية وتوسيعها في الدماغ النامي.

كل شيء عن المبلغ

تقول المؤلفة الرئيسية للدراسة باولا كوبيلوس، مرشحة الدكتوراه في CRTD: “مع العلم أن الإيبيريجولين يحفز توسع الخلايا الجذعية القشرية الحديثة البشرية، نظرنا إلى الجين الذي يرمز للإيبيريجولين وحاولنا تتبعه من خلال الشجرة التطورية”. الجين ليس مقتصرًا على البشر، ولكنه موجود أيضًا في الرئيسيات الأخرى وحتى في الفئران.

“ومع ذلك، لا يتم إنتاج الإيبيرغولين في دماغ الفأر النامي، لأن الجين مغلق بشكل دائم ولا يتم استخدامه. لقد كنا مهتمين بفهم ما إذا كانت هناك أي اختلافات في كيفية عمل الإيبيريجولين في البشر والرئيسيات الأخرى.

تحول الباحثون مرة أخرى إلى تقنية الثقافة ثلاثية الأبعاد. باستخدام الخلايا الجذعية للغوريلا، أنتج الباحثون عضويات دماغية للغوريلا. “الغوريلا من الأنواع المهددة بالانقراض. نحن لا نعرف إلا القليل عن تطور دماغهم. يقول الدكتور ألبرت: “إن الكائنات العضوية المصنوعة من الخلايا الجذعية توفر طريقة لدراسة تطور دماغها دون التفاعل مع الأنواع على الإطلاق”.

وبمقارنة تأثير الإيبيريجولين في عضويات دماغ الإنسان والغوريلا، وجد الفريق أن إضافة الإيبيريجولين إلى عضويات دماغ الغوريلا يمكن أن يعزز توسع الخلايا الجذعية. ومع ذلك، فإن إضافة المزيد من الإيبيريجولين إلى عضويات الدماغ البشري لم يكن له نفس التأثير. قد يكون هذا بسبب أن القشرة المخية الحديثة للإنسان قد توسعت بالفعل إلى حد كبير جدًا.

“على عكس العوامل التي تم تحديدها سابقًا، يبدو أن الإيبيريجولين في حد ذاته ليس فريدًا بالنسبة للبشر. وبدلاً من ذلك، يبدو أن مقدار عامل النمو هو المنظم الحاسم للاختلافات بين الأنواع.

لا تعمل هذه الدراسة على تعزيز فهمنا للتفرد البشري فحسب، بل تسلط الضوء أيضًا على أهمية التقنيات الجديدة التي تقدم مكملات أخلاقية وغير جراحية للأبحاث الحيوانية.

تم إجراء الدراسة بالتعاون مع كلية كينجز لندن، وكلية الطب كارل جوستاف كاروس من جامعة TU دريسدن، ومعهد ماكس بلانك لبيولوجيا الخلايا الجزيئية وعلم الوراثة، وكلية هانوفر الطبية.

حول أخبار أبحاث علم الأعصاب والتطور

مؤلف: ماجدالينا جونسيارز
مصدر: طود
اتصال:ماجدالينا جونسيارز – TUD
صورة: تُنسب الصورة إلى أخبار علم الأعصاب

البحث الأصلي: الوصول المفتوح.
“يعمل عامل النمو EPIREGULIN على تعزيز تكاثر السلف القاعدي في القشرة المخية الحديثة النامية“بقلم ماريكي ألبرت وآخرون. مجلة إمبو

خلاصة

يعمل عامل النمو EPIREGULIN على تعزيز تكاثر السلف القاعدي في القشرة المخية الحديثة النامية

يرتبط توسع القشرة المخية الحديثة أثناء التطور بأعداد أكبر من الخلايا العصبية، والتي يُعتقد أنها تنتج عن زيادة القدرة التكاثرية والإمكانات العصبية للخلايا السلفية القاعدية أثناء التطور.

هنا، نعرض ذلك ايرج، الذي يشفر عامل النمو EPIREGULIN، يتم التعبير عنه في القشرة المخية الحديثة النامية لدى الإنسان وفي العضيات الدماغية للغوريلا، ولكن ليس في القشرة المخية الحديثة للفأر. إضافة EPIREGULIN إلى القشرة المخية الحديثة للفأرة يزيد من تكاثر الخلايا السلفية القاعدية، في حين أن ايرج الاجتثاث في الأعضاء القشرية البشرية يقلل من الانتشار في المنطقة تحت البطينية.

علاج العضويات القشرية باستخدام EPIREGULIN يشجع على زيادة تكاثر الغوريلا ولكن ليس الخلايا السلفية القاعدية البشرية. يتنافس EPIREGULIN مع عامل نمو البشرة (EGF) لتعزيز الانتشار، ويؤدي تثبيط مستقبل EGF إلى إلغاء الزيادة التي يتوسطها EPIREGULIN في الخلايا السلفية القاعدية.

أخيرًا، نحدد العناصر التنظيمية لرابطة الدول المستقلة المفترضة التي قد تساهم في الاختلافات الملحوظة بين الأنواع ايرج تعبير.

تشير النتائج التي توصلنا إليها إلى أن التنظيم الخاص بالأنواع للتعبير EPIREGULIN قد يساهم في زيادة حجم القشرة المخية الحديثة للرئيسيات من خلال توفير إشارة مؤيدة للتكاثر قابلة للضبط للخلايا السلفية القاعدية في المنطقة تحت البطينية.