Кора головного мозга — один из самых сложных элементов человеческого организма: в ней плотно упакованы нервные и глиальные клетки, отвечающие за внимание, мышление, речь и другие важнейшие функции. До недавнего времени оставалось загадкой, как именно в процессе развития мозга возникают разные типы нейронов и по какому принципу клетки-предшественники «выбирают», кем им стать. Новое исследование приоткрывает эту тайну.
Работа, проведенная в Институте науки и технологий Австрии, показывает, что формирование разных групп нейронов начинается гораздо раньше, чем предполагалось. В фокусе внимания оказались проекционные нейроны — клетки, передающие сигналы на большие расстояния. Их условно делят на две группы: интратеменальные (ИТ‑ПН), связывающие участки коры, и экстратеменальные (ЭТ‑ПН), посылающие импульсы за пределы коры, например, к спинному мозгу. Долгое время считалось, что клетки-предшественники сначала производят ЭТ‑ПН для глубоких слоев коры, а позже переключаются на ИТ‑ПН для верхних слоев.
С помощью метода MADM (мозаичный анализ с использованием двойных маркеров) исследователи смогли отслеживать деление клеток и восстанавливать целые клеточные линии в живом организме. Анализ показал: из одной радиальной глиальной клетки-предшественника рано возникают две независимые ветви развития. Одна дает начало только ИТ‑ПН, другая — и ЭТ‑ПН, и ИТ‑ПН. Это опровергает идею единой последовательной программы развития.
Еще одна важная деталь — разный характер формирования групп. ЭТ‑ПН появляются небольшими кластерами, которые быстро истощаются, тогда как ИТ‑ПН образуют крупные, широко распределенные группы. Именно этим объясняется, почему на ранних этапах преобладают ЭТ‑ПН, а позднее формируются преимущественно ИТ‑ПН.
Теперь перед учеными стоит задача понять, как программы развития стволовых клеток менялись в ходе эволюции, чтобы мозг мог генерировать все большее количество и разнообразие нейронов. Результаты текущего исследования, опубликованные в Science Advances, закладывают важную основу для этих поисков: они показывают, что разнообразие нейронов в коре определяется уже на самых ранних этапах, когда пути развития клеток резко расходятся.
Ранее Наука Mail рассказывала, что в мозге нашли нейронную цепь, вызывающую ярость при звуках жевания.