Então os cérebros humanos cresceram: nossas células dominavam o estresse do tamanho
Então os cérebros humanos cresceram: nossas células dominavam o estresse do tamanho
Pessoas desenvolveram cérebros desproporcionalmente grandes em comparação com nossos parentes de primatas - mas essa atualização neurológica teve seu preço. Os cientistas que examinam esse compromisso descobriram características genéticas únicas que mostram como as células cerebrais humanas lidam com o estresse, para manter um cérebro grande em função. Esta pesquisa pode abrir novas abordagens para entender melhor doenças como Parkinson e esquizofrenia.
O estudo 1 Concentra-se em neurônios que produzem o neurotransmissor dopamina. Isso é crucial para movimento, aprendizado e mão de obra emocional.
Comparando milhares de neurônios de dopamina criados em laboratório, os pesquisadores descobriram que os neurônios da dopamina humana expressam mais genes que promovem a atividade de antioxidantes nocivos do que os neurônios de outros primatas.
Os resultados que ainda não são revisados por pares são um passo para "entender a evolução do cérebro humano e todos os aspectos potencialmente positivos e negativos que estão conectados a ele", explica Andre Sousa, neurocientista da Universidade de Wisconsin-Madison. "É interessante e importante descobrir o que é específico para o cérebro humano, com o potencial de desenvolver novas terapias ou até evitar doenças no futuro".
neurônios estressados
Como levar a problemas do joelho e nas costas e liderou mudanças na estrutura da mandíbula e na dieta para problemas dentários, a rápida expansão do cérebro humano também criou desafios para suas células para suas células, diz o portão de estudo Alex Pollen, neurocientista da Universidade da Califórnia, São Francisco. "Pressionamos a hipótese de que ocorreu um processo semelhante e que esses neurônios da dopamina poderiam representar articulações suscetíveis".
Com um processo de imagem, o pólen e sua equipe mostraram que duas regiões requerentes de dopamina do cérebro são significativamente maiores em humanos do que com macacos. O córtex pré -frontal é 18 vezes maior e o estriado é quase sete vezes maior.No entanto, as pessoas têm apenas o dobro dos neurônios da dopamina do que seus parentes de primatas, diz Pollen. Esses neurônios devem, portanto, continuar sendo esticados e trabalhando mais - cada um forma mais de dois milhões de sinapses - no cérebro humano maior e mais complexo.
"Os neurônios da dopamina são atletas reais", diz Nenad Sestan, neurocientista de desenvolvimento da Universidade de Yale em New Haven, Connecticut. "Você é constantemente ativado."Para entender como os neurônios da dopamina humana podem ter se adaptado para atender aos requisitos de um grande cérebro, o pólen de cria e seus colegas versões dessas células em laboratório.
Eles combinaram células-tronco que podem se desenvolver em muitos tipos de células por oito pessoas, sete chimpanzés, três macacos e um orangotango e os criaram para estruturas miniaturizadas e do cérebro que são chamadas de organoides. Após 30 dias, essas estruturas começaram a produzir dopamina e agitaram um cérebro em desenvolvimento.
Então a equipe apreendeu geneticamente os neurônios da dopamina para medir quais genes foram ativados e como eles foram regulados.
Em uma análise de humanos e chimpanzés, os pesquisadores descobriram que os neurônios humanos expressam quantidades mais altas de genes que gerenciam o estresse oxidativo - um tipo de dano celular causado pelo processo intensivo em energia da produção de dopamina. Esses genes codificaram as enzimas, as moléculas tóxicas, as espécies reativas de oxigênio de modo que podem desmantelar e neutralizar que podem danificar as células.
Para examinar se os neurônios da dopamina humana podem ter desenvolvido reações únicas de estresse, os autores aplicaram um pesticida que causou estresse oxidativo ao organoide. Eles descobriram que os neurônios que se desenvolveram a partir de células humanas aumentavam sua produção de uma molécula chamada BDNF, que é reduzida em pessoas com doenças neurodegenerativas como o de Parkinson. No entanto, a mesma reação não foi observada nos chimpanzés.
Fortalecimento da resiliência
O entendimento desses mecanismos de proteção pode apoiar o desenvolvimento de terapias que fortalecem as defesas celulares das pessoas que correm o risco de desenvolver o de Parkinson. "Alguns desses mecanismos de proteção podem não estar disponíveis para todos devido a mutações", explica Sousa. "Isso cria vulnerabilidade adicional com esses indivíduos".
"Existem algumas estruturas-alvo em potencial que podem ser muito interessantes para a turbina e depois transplantar em modelos [animais] de Parkinson para ver se eles dão aos neurônios mais resiliência", diz Pollen.
Os organoides examinados no estudo representam neurônios em desenvolvimento que correspondem àqueles que estão presentes em um embrião e não capturam toda a complexidade dos neurônios adultos. Pesquisas futuras precisam investigar como esses mecanismos de proteção permanecem em pneus e neurônios envelhecidos, diz Sousa, uma vez que "doenças degenerativas que afetam essas células geralmente ocorrem em uma idade tardia".
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nolbrant, S. et al. Preprint at biorxiv: https://doi.org/10.1101/2024.14.623592