Органоиды мозга помогли раскрыть тайну гладкой коры у маленьких приматов

У обыкновенных мармозеток мозг гладкий и почти не имеет извилин — это резко отличает их от большинства приматов. В ходе экспериментов с органоидами ученые выяснили, что клетки‑предшественники нейронов у мармозеток делятся значительно медленнее, чем у человека.

Поперечный срез органоида мозга обыкновенной мармозетки. Пурпурный: клетки-предшественники, удвоившие свой генетический материал за последние шесть часов

Источник: Лидия Тынянская, Немецкий центр приматологии

У большинства приматов мозг покрыт выраженными бороздами и выпуклостями, которые увеличивают его площадь и создают пространство для миллиардов нервных клеток. Но у обыкновенных мармозеток (Callithrix jacchus) — маленьких южноамериканских обезьян — поверхность мозга почти гладкая и лишена извилин. Исследователи из Немецкого центра приматов (German Primate Center, DPZ) в Геттингене решили выяснить, какие клеточные процессы приводят к такому результату.

В начале развития мозг мармозетки имеет типичную для приматов структуру — такую же, как у видов со складчатым мозгом. Но на определенном этапе процессы меняются. Сравнивая органоиды мозга мармозеток и человека, исследователи сосредоточились на клетках-предшественниках нейронов, поскольку именно они определяют количество нервных клеток, от которого зависят размер и складчатость мозга.

В начале развития мозг обыкновенной мармозетки имеет типичную структуру и состав для большого складчатого мозга приматов. По мере развития должны происходить процессы, которые эффективно замедляют образование нервных клеток.

Лидия Тынянская

аспирантка младшей исследовательской группы «Развитие и эволюция мозга» в Институте проблем передачи информации РАН

Оказалось, что у мармозеток сразу несколько процессов на разных уровнях замедляют образование нейронов. Часть клеток-предшественников делится значительно медленнее, чем у человека. Другие клетки имеют более простую структуру с меньшим количеством отростков и менее склонны к пролиферации. Кроме того, у мармозеток сокращен временной промежуток, в течение которого клетки-предшественники способны быстро делиться. Все это вместе приводит к уменьшению числа нейронов, что и делает мозг меньше и глаже.

Делящиеся апикальные клетки-предшественники в органоиде мозга обыкновенной мармозетки. Зеленый: делящиеся клетки; пурпурный: клетки-предшественники; синий: ядра клеток; желтый: поверхность желудочка

Источник: Лидия Тынянская, Немецкий центр приматологии

Большая часть экспериментов проводилась на органоидах мозга — трехмерных клеточных структурах, точно воспроизводящих стадии развития. Органоиды позволяют получать статистически достоверные результаты, недоступные при работе с приматами. Ключевые эксперименты затем подтвердили на тканях мозга плода: 50-дневный органоид мармозетки соответствует 90-му дню естественного развития.

Исследование, опубликованное в Science Advances, раскрывает, как у приматов возникло разнообразие форм мозга, и закладывает основу для понимания нарушений развития человеческого мозга.

Ранее Наука Mail рассказывала, от чего зависит вокальный репертуар приматов.