Мозг общих предков человека и других позвоночных сформировался около 550 млн лет назад, в начале кембрийской эры, путем объединения двух самостоятельных нервных систем. Как сообщает ТАСС, результаты исследования опубликованы в журнале Nature Neuroscience.
Авторы работы установили, что передний мозг и его задние отделы развиваются из разных классов нейронных клеток-предшественников. По мнению исследователей, эволюция соединила две ранее существовавшие нервные системы, поэтому на базовом уровне мозг состоит из двух неоднородных частей.
Исследование провела группа американских биологов под руководством сотрудника Института биологии стволовых клеток и регенеративной медицины Кайла Ло. Ученые наблюдали за образованием стволовых клеток, из которых развиваются различные отделы мозга у зародышей мышей, а также воспроизводили эти процессы в культурах перепрограммированных человеческих стволовых клеток.
Специалисты отслеживали изменения структуры ДНК и активности генов. Эксперименты показали наличие двух типов нейронных клеток-предшественников с различающимися профилями генной активности: Otx2-клетки образуют передний и средний мозг, а Gbx2-клетки участвуют в формировании заднего мозга и мозжечка.
Эти два типа стволовых клеток не могут заменять друг друга, а особенности их развития различаются уже на разных этапах формирования зародыша. Полученные данные указывают, что в начале кембрийской эры они относились к двум параллельным нервным системам: одна обеспечивала поддержание жизнедеятельности, другая отвечала за высшую нервную деятельность.
В ходе работы биологи также впервые вырастили из стволовых клеток моторные нейроны мозжечка. Такие клетки связаны с развитием ряда нейродегенеративных заболеваний, включая боковой амиотрофический склероз, поэтому полученный метод позволит изучать механизмы этих болезней и испытывать новые способы терапии.