Мозок людини виявився «двома органами»: що відкрили вчені

Нове дослідження показало, що передня і задня частини мозку можуть мати різне походження. Це не означає, що всередині нас існують «два мозки» або дві окремі свідомості. Відкриття стосується того, як мозок формується ще на ранніх етапах розвитку ембріона.

Ми звикли думати про мозок як про єдиний орган, різні частини якого поступово утворюються з однієї групи клітин. Проте дослідники зі Stanford Medicine з’ясували, що процес може бути значно складнішим.

Результати роботи вчених ставлять під сумнів уявлення про спільне походження всіх ділянок мозку. Автори дослідження пропонують розглядати його як складений орган, що сформувався з двох окремих систем.

Не дві півкулі й не дві особистості

Йдеться не про відомий поділ мозку на ліву та праву півкулі. Вчені досліджували походження його передньої, середньої та задньої частин.

Передній мозок пов’язаний із мовленням, мисленням, пам’яттю, емоціями та свідомими рухами. Середній бере участь в обробленні сенсорних сигналів і керуванні рефлексами. Задній мозок допомагає контролювати автоматичні процеси, без яких ми не можемо жити: дихання, серцебиття, сон, ковтання та відчуття голоду.

Раніше вважалося, що всі ці частини походять від одного типу клітин-попередників. Нове дослідження показало іншу картину: передній і середній мозок формуються з однієї популяції ранніх клітин, а задній — з іншої. Ці два шляхи розвитку виникають паралельно і, за даними дослідників, не змішуються.

Тому фраза про «два органи» є радше способом описати різне біологічне походження частин мозку. У дорослої людини вони тісно пов’язані та працюють як єдина система.

Як це з’ясували

Команда вивчала найраніші етапи розвитку ембріонів мишей і простежувала, на які тканини перетворюються різні групи клітин. Одна з них, пов’язана з активністю гена Otx2, надалі формувала передній і середній мозок. Інша, з геном Gbx2, ставала основою заднього мозку.

Потім дослідники працювали з людськими плюрипотентними стовбуровими клітинами. Їм вдалося спрямувати їхній розвиток і вперше отримати в лабораторії функціональні рухові нейрони певних ділянок заднього мозку. Ці клітини демонстрували електричну активність і виробляли характерні для таких нейронів білки.

Автори також виявили схожий поділ у різних видів тварин. Це дозволило їм припустити, що дві нервові системи почали розвиватися окремо ще понад 550 мільйонів років тому, а згодом еволюція ніби «зібрала» їх поруч.

Результати опублікували у журналі Nature Neuroscience. Дослідники наголошують, що робота змінює розуміння походження мозку, однак не свідчить про наявність у людини двох незалежних центрів керування.

Що сталося з теорією «рептильного мозку»

Відкриття також суперечить популярному уявленню, нібито мозок формувався шарами: спочатку виникла «рептильна» частина, потім - емоційна, а згодом до них додалася раціональна кора.

Цю модель часто використовують, щоб пояснити імпульсивні рішення або конфлікт між емоціями та логікою. Проте сучасна нейронаука вважає таке пояснення надто спрощеним. Різні ділянки мозку не працюють як три незалежні поверхи. Вони постійно обмінюються сигналами, а емоції, тілесні реакції та мислення виникають завдяки роботі складних взаємопов’язаних мереж.

Нове дослідження показує, що розвиток мозку справді має кілька давніх біологічних шляхів, але вони не відповідають популярному поділу на «рептильний», «емоційний» і «розумний» мозок.

Чому відкриття важливе для медицини

Упродовж багатьох років ученим було складно вирощувати в лабораторії нейрони заднього мозку. Ймовірно, проблема полягала в тому, що вони намагалися отримати їх із клітин, призначених для формування передніх ділянок.

Розуміння двох окремих шляхів розвитку може допомогти створювати точніші лабораторні моделі бічного аміотрофічного склерозу, спінальної м’язової атрофії та інших захворювань, які уражають нейрони стовбура мозку. Це дасть ученим змогу краще вивчати перебіг таких хвороб і тестувати потенційні методи лікування.

Утім, відкриття поки не змінює діагностику або лікування пацієнтів. Це фундаментальне дослідження, яке допомагає зрозуміти, як формується мозок, і відкриває нові напрями для майбутньої медицини.

Отже, мозок не перетворився на два незалежні органи, але виявилося, що його єдність значно складніша, ніж ми думали: те, що в дорослої людини працює як одне ціле, на самому початку життя може формуватися двома різними шляхами.