Deci creierul uman a crescut: celulele noastre au stăpânit stresul de dimensiuni

Deci creierul uman a crescut: celulele noastre au stăpânit stresul de dimensiuni

oamenii au dezvoltat creiere disproporționat de mari în comparație cu rudele noastre primate - dar acest upgrade neurologic a avut prețul său. Oamenii de știință care examinează acest compromis au descoperit caracteristici genetice unice care arată modul în care celulele creierului uman se ocupă de stres, pentru a menține un creier mare în funcție. Această cercetare ar putea deschide noi abordări pentru a înțelege mai bine bolile precum Parkinson și schizofrenia.

Studiul 1 Concentrate pe neuroni care produc neurotransmițătorul dopamină. Acest lucru este crucial pentru mișcare, învățare și manopera emoțională.

Comparând mii de neuroni dopaminei crescuți în laborator, cercetătorii au descoperit că neuronii dopaminei umani exprimă mai multe gene care promovează activitatea antioxidanților nocivi decât neuronii altor primate.

Rezultatele care nu sunt încă revizuite de la egal la egal sunt un pas către „înțelegerea evoluției creierului uman și a tuturor aspectelor potențial pozitive și negative care sunt conectate cu acesta”, explică Andre Sousa, neuroștiințiști la Universitatea din Wisconsin-Madison. "Este interesant și important să aflăm cu adevărat ce este specific creierului uman, cu potențialul de a dezvolta noi terapii sau chiar de a evita bolile în viitor."

neuroni stresați

Cum să conduci la probleme la genunchi și la spate și la modificări ale structurii maxilarului și al dietei la probleme dentare, extinderea rapidă a creierului uman a creat, de asemenea, provocări pentru celulele sale pentru celulele sale, spune poalele de studiu Alex Pollen, neuroștiințiști la Universitatea din California, San Francisco. „Am susținut ipoteza că a avut loc un proces similar și că acești neuroni dopamine ar putea reprezenta articulații sensibile”.

Cu toate acestea, oamenii au doar de două ori mai mulți neuroni dopaminei decât rudele lor primate, spune polenul. Prin urmare, acești neuroni trebuie să continue să fie întinși și să lucreze mai mult - fiecare formează mai mult de două milioane de sinapse - în creierul uman mai mare, mai complex.

"Neuronii dopaminei sunt adevărați sportivi", spune Nenad Sestan, neuroștiințiști de dezvoltare la Universitatea Yale din New Haven, Connecticut. „Ești activat constant”.

pentru a înțelege modul în care neuronii dopaminei umani s -ar fi putut adapta pentru a îndeplini cerințele unui creier mare, polen de rasă și versiuni ale colegilor săi ale acestor celule din laborator.

Au combinat celulele stem-care se pot dezvolta în multe tipuri de celule de opt persoane, șapte cimpanzee, trei macaques și un orangutan și le-au reprodus la structuri miniaturizate, asemănătoare creierului, care sunt denumite organoizi. După 30 de zile, aceste structuri au început să producă dopamină și au mărit un creier în curs de dezvoltare.

apoi echipa a confiscat genetic neuronii dopaminei pentru a măsura ce gene au fost activate și cum au fost reglementate.

Într -o analiză a omului și a cimpanzeilor, cercetătorii au descoperit că neuronii umani exprimă cantități mai mari de gene care gestionează stresul oxidativ - un fel de deteriorare a celulelor cauzate de procesul energetic al producției de dopamină. Aceste gene au codificat enzimele, moleculele toxice, astfel încât speciile de oxigen reactive au fost numite, demontează și neutralizează care pot deteriora celulele.

Pentru a examina dacă neuronii dopaminei umani ar fi putut dezvolta reacții unice de stres, autorii au aplicat un pesticid care a provocat stres oxidativ pe organoid. Ei au descoperit că neuronii care s -au dezvoltat din celulele umane și -au crescut producția de moleculă numită BDNF, care este redusă la persoanele cu boli neurodegenerative, cum ar fi Parkinson. Cu toate acestea, aceeași reacție nu a fost observată în cimpanzee.

Consolidarea rezistenței

Înțelegerea acestor mecanisme de protecție ar putea susține dezvoltarea terapiilor care consolidează apărările celulare ale persoanelor care riscă să dezvolte Parkinson. „Este posibil ca unele dintre aceste mecanisme de protecție să nu fie disponibile pentru toată lumea din cauza mutațiilor”, explică Sousa. "Acest lucru creează o vulnerabilitate suplimentară cu acești indivizi."

"Există unele structuri potențiale țintă care ar putea fi foarte interesante pentru per-turbină și apoi transplant la modelele [animale] de la Parkinson pentru a vedea dacă oferă neuronilor mai multă rezistență", spune Pollen.

Organoidele examinate în studiu reprezintă neuroni în curs de dezvoltare care corespund celor care sunt prezenți într -un embrion și nu surprind complexitatea completă a neuronilor adulți. Cercetările viitoare trebuie să investigheze modul în care astfel de mecanisme de protecție rămân în anvelope și neuroni îmbătrâniți, spune Sousa, deoarece „bolile degenerative care afectează aceste celule apar de obicei la o vârstă târzie”.

1. nolbrant, S. și colab. Preprint at biorxiv: https://doi.org/10.1101/2024.14.623592

   Google Scholar  

Descărcați literatura