Entonces, los cerebros humanos crecieron: nuestras células dominaron el estrés del tamaño
Entonces, los cerebros humanos crecieron: nuestras células dominaron el estrés del tamaño
Las personas desarrollaron cerebros desproporcionadamente grandes en comparación con nuestros parientes de primates, pero esta actualización neurológica tenía su precio. Los científicos que examinan este compromiso han descubierto características genéticas únicas que muestran cómo las células cerebrales humanas tratan con el estrés, para mantener un cerebro grande en función. Esta investigación podría abrir nuevos enfoques para comprender mejor enfermedades como Parkinson y la esquizofrenia.
El estudio 1 Se concentra en neuronas que producen la dopamina neurotransmisor. Esto es crucial para el movimiento, el aprendizaje y la mano de obra emocional.
Al comparar miles de neuronas de dopamina criadas en el laboratorio, los investigadores encontraron que las neuronas de dopamina humana expresan más genes que promueven la actividad de antioxidantes nocivos que las neuronas de otros primates.
Los resultados que aún no están revisados por pares son un paso para "comprender la evolución del cerebro humano y todos los aspectos potencialmente positivos y negativos que están conectados con él", explica Andre Sousa, neurocientista de la Universidad de Wisconsin-Madison. "Es interesante e importante descubrir realmente qué es específico para el cerebro humano, con el potencial de desarrollar nuevas terapias o incluso evitar enfermedades en el futuro".
neuronas estresadas
Cómo conducir a problemas de rodilla y espalda y los cambios de LED en la estructura de la mandíbula y la dieta a los problemas dentales, la rápida expansión del cerebro humano también ha creado desafíos para sus células para sus células, dice la puerta de estudio Alex Pollen, neurocientífico de la Universidad de California, San Francisco. "Hemos presentado la hipótesis de que tuvo lugar un proceso similar y que estas neuronas de dopamina podrían representar articulaciones susceptibles".
Con un proceso de imagen, Pollen y su equipo mostraron que dos regiones que requieren dopamina del cerebro son significativamente más grandes en humanos que en macacos. La corteza prefrontal es 18 veces más grande y el cuerpo estriado es casi siete veces más grande.Sin embargo, las personas solo tienen aproximadamente el doble de neuronas de dopamina que sus familiares primates, dice Pollen. Por lo tanto, estas neuronas deben continuar estirándose y trabajar más, cada una forma más de dos millones de sinapsis, en el cerebro humano más grande y complejo.
"Las neuronas de dopamina son atletas reales", dice Nenad Sestan, neurocientífico de desarrollo de la Universidad de Yale en New Haven, Connecticut. "Estás constantemente activado".
Para comprender cómo las neuronas de dopamina humana pueden haberse adaptado para cumplir con los requisitos de un cerebro grande, el polen de raza y las versiones de sus colegas de estas células en el laboratorio.
Combinaron células madre, que pueden desarrollarse en muchos tipos de células, por ocho personas, siete chimpancés, tres macacos y un orangután y los criaron a estructuras miniaturizadas de cerebro que se conocen como organoides. Después de 30 días, estas estructuras comenzaron a producir dopamina y moler un cerebro en desarrollo.
Luego, el equipo incautó genéticamente las neuronas de dopamina para medir qué genes se activaron y cómo se regulan.
En un análisis de los humanos y los chimpancés, los investigadores encontraron que las neuronas humanas expresan mayores cantidades de genes que manejan el estrés oxidativo, un tipo de daño celular causado por el proceso intensivo de energía de la producción de dopamina. Estos genes codificaron las enzimas, las moléculas tóxicas, las especies reactivas de oxígeno llamadas, desmantelan y neutralizan que pueden dañar las células.
Para examinar si las neuronas de dopamina humana pueden haber desarrollado reacciones de estrés únicas, los autores aplicaron un pesticida que causó estrés oxidativo en el organoide. Descubrieron que las neuronas que se habían desarrollado a partir de células humanas aumentaron su producción de una molécula llamada BDNF, que se reduce en personas con enfermedades neurodegenerativas como Parkinson. Sin embargo, la misma reacción no se observó en los chimpancés.
Fortalecimiento de la resiliencia
La comprensión de estos mecanismos de protección podría apoyar el desarrollo de terapias que fortalecen las defensas celulares de las personas que corren el riesgo de desarrollar Parkinson. "Algunos de estos mecanismos de protección pueden no estar disponibles para todos debido a mutaciones", explica Sousa. "Esto crea vulnerabilidad adicional con estos individuos".
"Hay algunas estructuras objetivo potenciales que podrían ser muy interesantes para la turbina y luego trasplantar en los modelos [animales] de Parkinson para ver si le dan a las neuronas más resistencia", dice Pollen.
Los organoides examinados en el estudio representan neuronas en desarrollo que corresponden a aquellos que están presentes en un embrión y no capturan la complejidad total de las neuronas adultas. La investigación futura tiene que investigar cómo tales mecanismos de protección permanecen en neumáticos y neuronas envejecidas, dice Sousa, ya que "las enfermedades degenerativas que afectan estas células generalmente ocurren en una edad tardía".