Источник фото: ScienceDaily
Учёные из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе выяснили, что радиальная глия играет важную роль в формировании коры головного мозга человека ещё до рождения. Эти стволовые клетки создают множество нейронов и вспомогательных клеток, связанных с мышлением, памятью и речью. Также они могут быть причастны к значительному увеличению человеческой коры по сравнению с другими видами.
Два исследования, опубликованные в журналах Cell и Science, показали, что на решения радиальной глии влияют обмен веществ и физические сигналы от других участков развивающегося мозга. В первой работе специалисты изучили образцы донорской ткани и органоиды мозга, выращенные из стволовых клеток. Они установили, что метаболизм не только обеспечивает развитие мозга, но и определяет, какие типы клеток будут образованы.
Радиальная глия активно использует пентозофосфатный путь — процесс переработки глюкозы для создания веществ, необходимых быстро делящимся клеткам. При снижении доступного объёма глюкозы или нарушении этого процесса стволовые клетки начинали производить больше тормозных нейронов и клеток, обычно возникающих на более поздних этапах развития. Эти данные могут помочь в изучении влияния питания матери, нарушений обмена веществ и внешних факторов на формирование мозга ребёнка.
Во втором исследовании учёные рассмотрели сигналы, поступающие от таламуса — глубинной структуры мозга, передающей информацию по нервной системе. С помощью моделей, объединяющих органоиды разных отделов мозга, исследователи обнаружили, что отростки таламических нейронов напрямую соприкасаются с радиальной глией. Такое взаимодействие усиливало образование возбуждающих нейронов, особенно клеток верхних слоёв коры, которые заметно развиты у человека.
Физическую связь между таламусом и радиальной глией специалисты связали с геном NRXN1, участвующим в формировании контактов между нейронами. Изменения этого гена ранее связывали с расстройствами аутистического спектра. В моделях, созданных из клеток пациентов с мутацией NRXN1, сигналы таламуса работали иначе и меняли соотношение стволовых клеток и образуемых ими нейронов.
Результаты обеих работ показывают, что радиальная глия развивается под постоянным воздействием окружающих сигналов, а не действует изолированно. Органоиды мозга позволяют воспроизводить важные этапы развития человеческой нервной системы в лаборатории и изучать процессы, которые сложно исследовать на животных. Полученные данные могут стать основой для дальнейшего изучения нормального развития мозга, предрасположенности к заболеваниям и механизмов, связанных с опухолями мозга.