Tak więc ludzkie mózgi rosły: nasze komórki opanowały stres wielkości
Tak więc ludzkie mózgi rosły: nasze komórki opanowały stres wielkości
Ludzie rozwinęli nieproporcjonalnie duże mózgi w porównaniu do naszych krewnych naczelnych - ale ta neurologiczna aktualizacja miała swoją cenę. Naukowcy, którzy badają ten kompromis, odkryli unikalne cechy genetyczne, które pokazują, w jaki sposób ludzkie komórki mózgowe radzą sobie ze stresem, aby utrzymać duży mózg w funkcji. Te badania mogą otworzyć nowe podejścia do lepszego zrozumienia chorób takich jak Parkinson i schizofrenia.
Badanie 1 Koncentruje się na neuronach, które wytwarzają dopaminę neurotransmittera. Ma to kluczowe znaczenie dla ruchu, uczenia się i emocjonalnego wykonania.
Porównując tysiące neuronów dopaminy hodowanych w laboratorium, naukowcy odkryli, że ludzkie neurony dopaminy wyrażają więcej genów, które promują aktywność szkodliwych przeciwutleniaczy niż neurony innych naczelnych.Wyniki, które nie są jeszcze recenzowane, są krokiem w kierunku „zrozumienia ewolucji ludzkiego mózgu i wszystkich potencjalnie pozytywnych i negatywnych aspektów, które są z nią związane”-wyjaśnia Andre Sousa, neuronaukowiec na University of Wisconsin-Madison. „Interesujące i ważne jest naprawdę dowiedzieć się, co jest specyficzne dla ludzkiego mózgu, z potencjałem rozwoju nowych terapii, a nawet unikania chorób w przyszłości”.
Zakresowe neurony
Jak prowadzić do problemów z kolanami i pleców oraz doprowadzić do zmian struktury szczęki i diety do problemów dentystycznych, szybka ekspansja ludzkiego mózgu stworzyła również wyzwania dla jego komórek dla jego komórek, mówi brama badań Alex Pollen, neuronauta na University of California w San Francisco. „Wprowadziliśmy hipotezę, że nastąpił podobny proces i że te neurony dopaminy mogą reprezentować podatne stawy”.
W procesie obrazowania pyłek i jego zespół wykazali, że dwa regiony mózgu odpierające dopaminy są znacznie większe u ludzi niż u makaków. Kora przedczołowa jest 18 razy większa, a prążkowia jest prawie siedem razy większa.Niemniej jednak ludzie mają tylko około dwa razy więcej neuronów dopaminy niż ich krewni naczelnych, mówi Pyłek. Neurony te muszą zatem być rozciągane i pracować ciężej - każdy tworzy ponad dwa miliony synaps - w większym, bardziej złożonym ludzkim mózgu.
„Neurony dopaminy są prawdziwymi sportowcami”, mówi Nenad Sestan, neuronauk rozwojowy na Uniwersytecie Yale w New Haven w Connecticut. „Jesteś stale aktywowany”.
Aby zrozumieć, w jaki sposób ludzkie neurony dopaminy mogły przystosować się do wymagań dużego mózgu, hodować pyłek i jego kolegów wersji tych komórek w laboratorium.
Łączyli komórki macierzyste-które mogą rozwinąć się w wielu typach komórek na osiem osób, siedmiu szympansów, trzech makakach i orangutanu i hodowali je do zminiaturyzowanych struktur mózgowych, które są określane jako organoidalne. Po 30 dniach struktury te zaczęły wytwarzać dopaminę i szalały rozwijający się mózg.
Następnie zespół genetycznie przejął neurony dopaminy, aby zmierzyć, które geny zostały aktywowane i jak zostały one regulowane.
W analizie ludzkich i szympansów naukowcy stwierdzili, że ludzkie neurony wyrażają wyższe ilości genów, które radzą sobie z stresem oksydacyjnym - rodzajem uszkodzeń komórek spowodowanych przez energię procesu produkcji dopaminy. Te geny kodowały enzymy, toksyczne cząsteczki, więc podane reaktywne formy tlenu, demontaż i zneutralizują, które mogą uszkodzić komórki.
W celu zbadania, czy ludzkie neurony dopaminy mogły rozwinąć unikalne reakcje stresowe, autorzy zastosowali pestycyd, który spowodował stres oksydacyjny na organoid. Odkryli, że neurony, które rozwinęły się z komórek ludzkich, zwiększają wytwarzanie cząsteczki zwanej BDNF, która jest zmniejszona u osób z chorobami neurodegeneracyjnymi, takimi jak Parkinson. Jednak tę samą reakcję nie zaobserwowano u szympansów.
Wzmocnienie odporności
Zrozumienie tych mechanizmów ochronnych może wspierać rozwój terapii, które wzmacniają obronę komórkową osób zagrożonych rozwojem Parkinsona. „Niektóre z tych mechanizmów ochronnych mogą nie być dostępne dla wszystkich z powodu mutacji”, wyjaśnia Sousa. „Stwarza to dodatkową wrażliwość na te osoby”.
„Istnieją pewne potencjalne struktury docelowe, które mogą być bardzo interesujące dla turbiny, a następnie przeszczep w modelach [zwierzęcych] z Parkinsona, aby sprawdzić, czy dają neurony większą odporność”, mówi Pollen.
Zbadane w badaniu badane reprezentują rozwijające się neurony, które odpowiadają tym, którzy są obecni w zarodku i nie wychwytują pełnej złożoności neuronów dorosłych. Przyszłe badania muszą zbadać, w jaki sposób takie mechanizmy ochronne pozostają w oponach i neuronach starzejących się, mówi Sousa, ponieważ „choroby zwyrodnieniowe, które wpływają na te komórki, zwykle występują w późnym wieku”.