Така че човешките мозъци растат: Нашите клетки овладяват стреса на размера
Така че човешките мозъци растат: Нашите клетки овладяват стреса на размера
хората развиха непропорционално големи мозъци в сравнение с нашите роднини на приматите - но това неврологично надграждане имаше своята цена. Учените, които изследват този компромис, са открили уникални генетични характеристики, които показват как човешките мозъчни клетки се справят със стреса, за да поддържат голям мозък във функция. Това изследване може да отвори нови подходи за по -добро разбиране на заболявания като Паркинсон и шизофрения.
Проучването 1 се концентрира върху невроните, които произвеждат невротрансмитера допамин. Това е от решаващо значение за движението, ученето и емоционалната изработка.
Сравнявайки хиляди допаминови неврони, отглеждани в лабораторията, изследователите установяват, че човешките допамин неврони експресират повече гени, които насърчават активността на вредните антиоксиданти, отколкото невроните на други примати.
Резултатите, които все още не са рецензирани, са стъпка към „разбиране на еволюцията на човешкия мозък и всички потенциално положителни и отрицателни аспекти, които са свързани с него“, обяснява Андре Суса, невронаука в Университета на Уисконсин-Мадисън. "Интересно е и важно наистина да се разбере какво е специфично за човешкия мозък, с потенциал да се развият нови терапии или дори да избягват болести в бъдеще."
стресирани неврони
Как да доведем до проблеми с коляното и гърба и водещите промени в структурата на челюстта и диетата към зъбните проблеми, бързото разширяване на човешкия мозък също създаде предизвикателства за своите клетки за своите клетки, казва изучаваната порта Алекс Полен, невронаука в Калифорнийския университет, Сан Франциско. "Ние поставихме хипотезата, че се осъществява подобен процес и че тези допаминови неврони могат да представляват чувствителни стави."
С процес на изображения прашецът и неговият екип показаха, че два допаминови региони на мозъка са значително по -големи при хората, отколкото при макаки. Префронталната кора е 18 пъти по -голяма, а стриатумът е почти седем пъти по -голям.Въпреки това хората имат само около два пъти повече допаминови неврони от роднините на приматите си, казва прашецът. Следователно тези неврони трябва да продължат да се опъват и да работят по -усилено - всеки образува повече от два милиона синапси - в по -големия, по -сложен човешки мозък.
"Допаминовите неврони са истински спортисти", казва Ненад Сестан, развитие на невронаука от Йейлския университет в Ню Хейвън, Кънектикът. "Постоянно се активирате."
За да разберете как човешките допамин неврони може да са се приспособили да отговорят на изискванията на голям мозък, порода прашец и неговите колеги версии на тези клетки в лабораторията.
Те комбинираха стволови клетки-които могат да се развият в много типове клетки по осем души, седем шимпанзета, три макаки и орангутан и ги развъждат в миниатюризирани, подобни на мозъка структури, които се наричат органоиди. След 30 дни тези структури започнаха да произвеждат допамин и смила развиващ се мозък.
Тогава екипът генетично иззе допаминовите неврони, за да измери кои гени са активирани и как са регулирани.
При анализ на хора и шимпанзета изследователите установяват, че човешките неврони изразяват по -големи количества гени, които управляват оксидативния стрес - вид увреждане на клетките, причинени от енергийния процес на производство на допамин. Тези гени кодират ензими, токсичните молекули, така наречените реактивни видове кислород, демонтират и неутрализират, които могат да повредят клетките.
За да се проучи дали човешките допамин неврони може да са развили уникални стресови реакции, авторите прилагат пестицид, който причинява оксидативен стрес върху органоида. Те откриха, че невроните, които са се развили от човешките клетки, увеличават производството на молекула, наречена BDNF, която се намалява при хора с невродегенеративни заболявания като Паркинсон. Същата реакция обаче не се наблюдава при шимпанзетата.
Укрепване на устойчивостта
Разбирането на тези защитни механизми може да подкрепи развитието на терапии, които засилват клетъчните защити на хората, които са изложени на риск от развитие на тези на Паркинсон. "Някои от тези защитни механизми може да не са достъпни за всички поради мутации", обяснява Суса. "Това създава допълнителна уязвимост с тези хора."
"Има някои потенциални целеви структури, които биха могли да бъдат много интересни за турбин и след това да се трансплантират в [животински] модели от Паркинсон, за да се види дали дават на невроните повече устойчивост", казва прашецът.
; Бъдещите изследвания трябва да изследват как подобни защитни механизми остават при гуми и застаряващи неврони, казва Суса, тъй като „дегенеративните заболявания, които засягат тези клетки, обикновено се появяват в късна възраст“.
-
nolbrant, S. et al. Предварителна част на Biorxiv: https://doi.org/10.1101/2024.14.623592