فتح تطور الدماغ البشري – أخبار علم الأعصاب

ملخص: حقق الباحثون اكتشافًا رائعًا في دراستهم لتطور الدماغ البشري، حيث حددوا الإيبيريجولين كعامل رئيسي في توسع القشرة المخية الحديثة البشرية. من خلال مقارنة نمو الدماغ بين الفئران والبشر، باستخدام عضويات دماغية ثلاثية الأبعاد، يعزز الإيبيريجولين انقسام الخلايا الجذعية وتوسيعها، والتي تعتبر ضرورية لتطور القشرة المخية الحديثة.

وتشير الدراسة، التي استخدمت أحدث تكنولوجيا الثقافة ثلاثية الأبعاد، إلى أن كمية الإيبيريجولين، وليس وجودها أو غيابها، هي التي تميز نمو الدماغ البشري عن الأنواع الأخرى، مثل الغوريلا. يقدم البحث رؤى جديدة حول ما يجعل الدماغ البشري فريدًا ويؤكد قيمة الأساليب الجديدة في فهم العمليات التطورية المعقدة.

مفتاح الحقائق:

1. دور الإيبيريجولين في تكبير الدماغ: يعزز Epiregulin توسع الخلايا الجذعية في الدماغ النامي، مما يساهم في تعقيد وحجم القشرة المخية الحديثة البشرية.
2. عضويات الدماغ ثلاثية الأبعاد كأداة بحث: طورت الدراسة عضويات دماغية ثلاثية الأبعاد لتقليد نمو الدماغ البشري، مما يتيح الغوص العميق في الديناميكيات الخلوية دون اللجوء إلى أساليب تدخلية.
3. مبلغ الرصيد: تشير الأبحاث إلى أن الرئيسيات الأخرى، بما في ذلك البشر والغوريلا، لديها جين الإيبيريجولين، ولكن مستوى التعبير عنه في البشر أمر بالغ الأهمية لتطور القشرة المخية الحديثة لدينا.

مصدر: يستطيع

ما الذي يجعلنا بشرا؟ وفقا لعلماء الأعصاب، هذه هي القشرة المخية الحديثة لدينا. هذه الطبقة الخارجية من الدماغ غنية بالخلايا العصبية وتسمح بالتفكير المجرد وخلق الفن والتحدث بلغات معقدة.

في مركز العلاجات التجديدية دريسدن (CRTD) التابع لجامعة TUD دريسدن للتكنولوجيا د. حدد فريق دولي بقيادة ماريك ألبرت عاملاً جديدًا يساهم في توسع القشرة المخية الحديثة لدى البشر.

ونشرت النتائج في مجلة إمبو.

القشرة المخية الحديثة هي الطبقة الخارجية المطوية للدماغ، على شكل حبة الجوز. وهو مسؤول عن الوظائف المعرفية العليا مثل التفكير المجرد والفن واللغة.

يقول الدكتور ماريك ألبرت، قائد فريق البحث في CRDT: “القشرة المخية الحديثة هي الجزء الأحدث تطورًا من الدماغ”.

“تمتلك جميع الثدييات قشرة حديثة، ولكنها تختلف في الحجم والتعقيد. القشرة المخية الحديثة لدى الإنسان والرئيسيات لها طيات، في حين أن الفئران، على سبيل المثال، لديها قشرة حديثة ناعمة تمامًا بدون طيات.

طيات الدماغ البشري تزيد بشكل مميز من مساحة القشرة المخية الحديثة. تحتوي القشرة المخية البشرية الحديثة على عدد كبير من الخلايا العصبية التي تدعم الوظائف المعرفية المعقدة.

لا تزال الآليات الجزيئية التي تحرك تطور القشرة المخية الحديثة غير معروفة إلى حد كبير. يشرح الدكتور ألبرت: “ما هي الجينات المسؤولة عن الاختلافات بين الأنواع في حجم القشرة المخية الحديثة؟ ما هي العوامل التي ساهمت في توسع الدماغ لدى البشر؟ إن الإجابة على هذه الأسئلة أمر بالغ الأهمية لفهم تطور الدماغ البشري ومعالجة الاضطرابات النفسية”.

قوة أعضاء المخ

للبحث عن العوامل التي تؤثر على توسع الدماغ، قام فريق ألبرت بمقارنة الأدمغة النامية لدى الفئران والبشر.

“الخلايا الجذعية في الفئران لا تنقسم بنفس القدر ولا تنتج المزيد من الخلايا العصبية مقارنة بالرئيسيات. من ناحية أخرى، لدى البشر عدد أكبر من الخلايا الجذعية في الدماغ النامي. هذه المجموعة الواسعة من الخلايا الجذعية تكمن وراء الزيادة في عدد الخلايا الجذعية”. يوضح الدكتور ألبرت عدد الخلايا العصبية وحجم الدماغ.

اكتشف الفريق عاملًا موجودًا عند البشر ولكن ليس عند الفئران. وباستخدام تقنية زراعة الخلايا ثلاثية الأبعاد، اختبر الفريق ما إذا كان العامل الذي تم تحديده حديثًا يمكن أن يؤثر على توسع القشرة المخية الحديثة.

بفضل الأبحاث الحائزة على جائزة نوبل عام 2012، يمكن تحويل أي خلية إلى خلية جذعية. يمكن بعد ذلك تحويل هذه الخلية الجذعية إلى نسيج ثلاثي الأبعاد يشبه عضوًا، على سبيل المثال، الدماغ. “الخلايا الجذعية البشرية تجعل من الممكن دراسة التطور والمرض مباشرة في الأنسجة البشرية”، يوضح الدكتور ألبرت.

قد لا تشبه مزارع الدماغ ثلاثية الأبعاد هذه، أو عضيات الدماغ، الدماغ للعين غير المدربة، ولكنها تمثل التعقيد الخلوي للدماغ النامي. يقول الدكتور ألبرت: “معظم أنواع الخلايا في الدماغ النامي موجودة. وهي تتواصل وترسل الإشارات وتنظم بنفس الطريقة التي يتم بها الدماغ البشري الحقيقي”.

باستخدام عضويات دماغية ثلاثية الأبعاد، تمكن الفريق من إظهار أن عامل النمو المسمى إيبيريجولين يعزز انقسام الخلايا الجذعية وتوسيعها في الدماغ النامي.

كل شيء عن المبلغ

تقول المؤلفة الرئيسية للدراسة باولا كوبيلوس، وهي طالبة دكتوراه في CRDT: “مع العلم أن الإيبيريغولين ينشر الخلايا الجذعية القشرية الحديثة البشرية، نظرنا إلى الجين الذي يشفر الإيبيريغولين وحاولنا تتبعه من خلال الشجرة التطورية”. وهذا الجين ليس مقتصرًا على البشر، ولكنه موجود في حيوانات أخرى وحتى في الفئران.

تشرح باولا كوبيلوس: “لا يتم إنتاج الإيبيريغولين في دماغ الفأر النامي، ويتم إيقاف الجين بشكل دائم وغير مستخدم. كنا مهتمين بفهم ما إذا كانت هناك أي اختلافات في كيفية عمل الإيبيريغولين في البشر والحيوانات الأخرى”.

تحول الباحثون مرة أخرى إلى تكنولوجيا الثقافة ثلاثية الأبعاد. وباستخدام الخلايا الجذعية للغوريلا، ابتكر الباحثون عضويات في دماغ الغوريلا. “الغوريلا من الأنواع المهددة بالانقراض. نحن لا نعرف إلا القليل عن تطور دماغهم. يقول الدكتور ألبرت: “توفر الكائنات العضوية المصنوعة من الخلايا الجذعية طريقة لدراسة تطور الدماغ دون التفاعل مع الكائنات الحية”.

وبمقارنة تأثير الإيبيريجولين على عضويات دماغ الإنسان والغوريلا، وجد الفريق أن إضافة الإيبيريجولين إلى عضويات دماغ الغوريلا عزز توسع الخلايا الجذعية. ومع ذلك، فإن إضافة المزيد من الإيبيريجولين إلى عضويات الدماغ البشري لم يكن له نفس التأثير. قد يكون هذا بسبب أن القشرة المخية الحديثة للإنسان قد توسعت بالفعل إلى حد أكبر بكثير.

ويخلص الدكتور ألبرت إلى أنه “على عكس العوامل التي تم تحديدها سابقًا، فإن الإيبيريجولين ليس فريدًا بالنسبة للبشر. وبدلاً من ذلك، يبدو أن مستويات عامل النمو هي منظم مهم للاختلافات بين الأنواع”.

لا تعمل هذه الدراسة على تعزيز فهمنا للفردية البشرية فحسب، بل تسلط الضوء أيضًا على أهمية التقنيات الجديدة التي توفر مكملات أخلاقية وغير جراحية للأبحاث الحيوانية.

تم إجراء الدراسة بالتعاون مع جامعة كينجز كوليدج في لندن، وكارل جوستاف كاروس من جامعة تكساس في دريسدن، ومعهد ماكس بلانك لبيولوجيا الخلايا الجزيئية وعلم الوراثة، وكلية الطب في هانوفر.

حول أخبار الأبحاث العصبية والتطورية

مؤلف: ماجدالينا جونسيرز
مصدر: يستطيع
اتصال:ماجدالينا جونسيارس – TUD
صورة: يُنسب الفيلم إلى Neuronews

البحث الأصلي: الوصول المفتوح.
“يعمل عامل النمو EPIREGULIN على تعزيز تكاثر السلف القاعدي في القشرة المخية الحديثة النامية“ماريك ألبرت وآخرون. مجلة إمبو

ملخص

يعمل عامل النمو EPIREGULIN على تعزيز تكاثر السلف القاعدي في القشرة المخية الحديثة النامية

تم ربط توسع القشرة المخية الحديثة أثناء التطور بزيادة أعداد الخلايا العصبية، والتي يُعتقد أنها تنتج عن زيادة القدرة التكاثرية والإمكانات العصبية للخلايا السلفية القاعدية أثناء التطور.

نعرضها هنا ايرج، الذي يشفر عامل النمو EPIREGULIN، يتم التعبير عنه في القشرة المخية الحديثة وعضيات دماغ الغوريلا النامية لدى الإنسان، ولكن ليس في القشرة المخية الحديثة للفأر. إضافة EPIREGULIN إلى القشرة المخية الحديثة للماوس يزيد من تكاثر الخلايا السلفية القاعدية. ايرج الاجتثاث في المواد العضوية القشرية البشرية يقلل من الانتشار في المنطقة تحت البطينية.

علاج العضويات القشرية باستخدام EPIREGULIN يشجع على زيادة تكاثر الغوريلا ولكن ليس الخلايا السلفية القاعدية البشرية. يتنافس EPIREGULIN مع عامل نمو البشرة (EGF) لتعزيز الانتشار، كما أن تثبيط مستقبل EGF يلغي تكاثر الخلايا السلفية القاعدية بوساطة EPIREGULIN.

أخيرًا، قمنا بتحديد العناصر التنظيمية لرابطة الدول المستقلة التي قد تساهم في الاختلافات الملحوظة بين الأنواع ايرج تعبير.

تشير النتائج التي توصلنا إليها إلى أن التنظيم الخاص بالأنواع للتعبير EPIREGULIN قد يساهم في زيادة حجم القشرة المخية الحديثة في الحيوانات من خلال توفير إشارة مؤيدة للتكاثر متسقة للخلايا السلفية القاعدية في المنطقة تحت البطينية.