Così sono cresciuti i cervelli umani: le nostre cellule hanno imparato lo stress delle dimensioni
Così sono cresciuti i cervelli umani: le nostre cellule hanno imparato lo stress delle dimensioni
Le persone hanno sviluppato cervelli sproporzionatamente grandi rispetto ai nostri parenti dei primati, ma questo aggiornamento neurologico aveva il suo prezzo. Gli scienziati che esaminano questo compromesso hanno scoperto caratteristiche genetiche uniche che mostrano come le cellule cerebrali umane si occupano di stress, per mantenere un grande cervello in funzione. Questa ricerca potrebbe aprire nuovi approcci per comprendere meglio le malattie come Parkinson e la schizofrenia.
The Study 1 si concentra su neuroni che producono la dopamina neurotrasmettitore. Questo è cruciale per il movimento, l'apprendimento e la lavorazione emotiva.
confrontando migliaia di neuroni dopaminici allevati in laboratorio, i ricercatori hanno scoperto che i neuroni della dopamina umana esprimono più geni che promuovono l'attività di antiossidanti dannosi rispetto ai neuroni di altri primati.
I risultati che non sono ancora sottoposti a revisione paritaria sono un passo verso "comprendere l'evoluzione del cervello umano e tutti gli aspetti potenzialmente positivi e negativi che sono collegati ad essa", spiega Andre Sousa, neuroscienziato presso l'Università del Wisconsin-Madison. "È interessante e importante scoprire davvero cosa è specifico per il cervello umano, con il potenziale per sviluppare nuove terapie o addirittura evitare malattie in futuro."
neuroni stressati
Come portare a problemi al ginocchio e alla schiena e ai cambiamenti di LED nella struttura della mascella e nella dieta ai problemi dentali, la rapida espansione del cervello umano ha anche creato sfide per le sue cellule per le sue cellule, afferma il gate dello studio Alex Pollen, neuroscienziato dell'Università della California, San Francisco. "Abbiamo creato l'ipotesi che abbia avuto luogo un processo simile e che questi neuroni della dopamina possano rappresentare articolazioni sensibili".
Con un processo di imaging, il polline e il suo team hanno mostrato che due regioni richieste del cervello della dopamina sono significativamente più grandi nell'uomo che con i macachi. La corteccia prefrontale è 18 volte più grande e lo striato è quasi sette volte più grande.Tuttavia, le persone hanno solo circa il doppio dei neuroni della dopamina rispetto ai loro parenti dei primati, afferma il polline. Questi neuroni devono quindi continuare a essere allungati e lavorare di più - ciascuno forma più di due milioni di sinapsi - nel cervello umano più ampio e complesso.
"I neuroni della dopamina sono veri atleti", afferma Nenad Sestan, neuroscienziato dello sviluppo presso la Yale University di New Haven, nel Connecticut. "Sei costantemente attivato."
Per capire come i neuroni della dopamina umana potrebbero essersi adattati per soddisfare i requisiti di un grande cervello, allevare polline e versioni dei suoi colleghi di queste cellule in laboratorio.
Hanno combinato le cellule staminali, che possono svilupparsi in molti tipi di cellule per otto persone, sette scimpanzé, tre macachi e un orangutano e le hanno attirate in strutture miniaturizzate e simili al cervello che sono indicate come organoidi. Dopo 30 giorni, queste strutture hanno iniziato a produrre dopamina e maturano un cervello in via di sviluppo.
Quindi il team ha sequestrato geneticamente i neuroni della dopamina per misurare quali geni sono stati attivati e come sono stati regolati.
In un'analisi degli umani e degli scimpanzé, i ricercatori hanno scoperto che i neuroni umani esprimono maggiori quantità di geni che gestiscono lo stress ossidativo - una sorta di danno cellulare causato dal processo di produzione di dopamina. Questi geni codificarono gli enzimi, le molecole tossiche, così scambiate specie reattive dell'ossigeno, smantellano e neutralizzano che possono danneggiare le cellule.
Al fine di esaminare se i neuroni della dopamina umana potrebbero aver sviluppato reazioni di stress uniche, gli autori hanno applicato un pesticida che ha causato stress ossidativo sull'organoide. Hanno scoperto che i neuroni che si erano sviluppati dalle cellule umani hanno aumentato la loro produzione di una molecola chiamata BDNF, che è ridotta nelle persone con malattie neurodegenerative come quella di Parkinson. Tuttavia, la stessa reazione non è stata osservata negli scimpanzé.
rafforzando la resilienza
La comprensione di questi meccanismi protettivi potrebbe supportare lo sviluppo di terapie che rafforzano le difese cellulari delle persone che sono a rischio di sviluppare Parkinson. "Alcuni di questi meccanismi protettivi potrebbero non essere disponibili per tutti a causa di mutazioni", spiega Sousa. "Questo crea ulteriore vulnerabilità con questi individui."
"Esistono alcune potenziali strutture target che potrebbero essere molto interessanti per la turbina e quindi trapiantane in modelli [animali] da Parkinson per vedere se danno ai neuroni più resilienza", afferma Polne.
Gli organoidi esaminati nello studio rappresentano neuroni in via di sviluppo che corrispondono a coloro che sono presenti in un embrione e non catturano la piena complessità dei neuroni adulti. La ricerca futura deve studiare come tali meccanismi protettivi rimangono nei pneumatici e nei neuroni che invecchiano, afferma Sousa, poiché "le malattie degenerative che colpiscono queste cellule di solito si verificano in tarda età".