Нейробіологи з Німеччини зробили революційне відкриття, яке пролило світло на молекулярні основи, що дозволили людському неокортексу, ділянці мозку, пов’язаній з вищими когнітивними функціями, стати найбільш розвиненою серед ссавців. Це дослідження, проведене спільною групою з Дрезденського технічного університету та інших німецьких дослідницьких установ, окреслює розширення неокортексу у людей і приматів порівняно з іншими ссавцями, що потенційно поглиблює наше розуміння еволюції людського мозку і допомагає у вирішенні проблем розвитку мозку.
Неокортекс, відносно недавнє доповнення до архітектури мозку ссавців, відіграє важливу роль у складних когнітивних здібностях, таких як абстрактне мислення, емоційна та соціальна взаємодія, мовлення, навчання та самосвідомість. Люди, зокрема, можуть похвалитися значно розвиненим неокортексом, що характеризується великою площею поверхні, доповненою складками та борознами.
Незважаючи на його критично важливу роль, молекулярні рушійні сили еволюційного розвитку неокортексу залишаються невловимими. Щоб заповнити цю прогалину, дослідницька група розпочала порівняльне дослідження за участю мозку мишей, горил та людей, що розвивається, використовуючи органоїди. Ці тривимірні клітинні моделі імітують стадії розвитку мозку, пропонуючи унікальне вікно у взаємодію нейронів і підтримуючих клітин під час формування мозку.
Основним об’єктом дослідження був епірегулін – білок, який відіграє ключову роль у регулюванні проліферації, диференціації та апоптозу клітин у різних біологічних процесах, від ангіогенезу до розвитку раку. Цікаво, що епірегулін сприяє проліферації стовбурових клітин у неокортексі людини під час розвитку, сприяючи розширенню та збільшенню об’єму тканин.
За допомогою генетичного аналізу дослідники виявили, що ген EREG, який відповідає за кодування епірегуліну, присутній у багатьох видів тварин, включаючи мишей та інших приматів. Однак його експресія помітно відсутня в мозку мишей, що розвивається, що призводить до того, що їхній неокортекс має відносно скромні розміри та гладку текстуру. І навпаки, у горил, хоча ген EREG активний і виробляє епірегулін, його кількість менша, ніж у людини.
Подальші дослідження виявили одинадцять генних областей, які можуть активувати експресію EREG у людей і приматів, але не у мишей, що свідчить про складну регуляторну мережу, яка впливає на вироблення епірегуляну у різних видів. Крім того, команда експериментувала з додаванням епірегуляну до органоїдів мозку людини, горил і мишей, спостерігаючи посилену проліферацію стовбурових клітин і розширення неокортексу у гризунів і мавп, але не у людей. Це вказує на існування видоспецифічних обмежень для цього механізму росту.
Результати дослідження, опубліковані в EMBO Journal., не тільки пропонують більш глибоке розуміння еволюції неокортексу людського мозку, але й закладають основу для майбутніх досліджень молекулярних тонкощів розвитку мозку та потенційних терапевтичних шляхів лікування неврологічних розладів.