كشف تطور الدماغ

يقول أحد كبار الباحثين في الدراسة ، رئيس سالك والبروفيسور راستي غايج ، الذي يمسك بالجين وجون: "تقدم هذه الدراسة نظرة ثاقبة للتنظيم التنموي للدماغ وتضع الأساس لمزيد من التحليلات المقارنة بين البشر والحيوانات الرئيسية غير البشرية". كرسي أدلر لأبحاث الأمراض العصبية التنفسية ذات الصلة بالعمر.

هناك عمليتان مهمتان في تطور الدماغ تشمل النضج العصبي والهجرة. ينطوي النضج على نمو الخلايا العصبية حيث تزيد الخلايا العصبية من صلتها بين بعضها البعض من أجل تواصل أفضل. الهجرة هي الحركة الفيزيائية للخلايا العصبية إلى أجزاء مختلفة من الدماغ النامي. سعى المؤلفون لمقارنة النضج العصبي والهجرة بين البشر والرئيسيات غير البشرية.

لإنجاز هذه المهمة ، ابتكر مختبر Gage طريقة جديدة تستخدم تقنية الخلايا الجذعية لنقل خلايا الجلد من الرئيسيات وربطها ، عن طريق فيروس والكوكتيلات الكيماوية ، لتتحول إلى خلايا سلفية عصبية ، وهي نوع خلية لديها القدرة على أن تصبح متعددة أنواع الخلايا في الدماغ ، بما في ذلك الخلايا العصبية. ويمكن بعد ذلك أن تنتشر خطوط الخلايا البدائية الجديدة هذه بشكل دائم ، مما يتيح للباحثين طرقًا جديدة لدراسة جوانب التطور العصبوني للخلايا العصبية الحية دون عينات من الأنسجة من الرئيسيات المهددة بالانقراض مثل الشمبانزي والبونوبو.

"هذه إستراتيجية جديدة لدراسة التطور البشري" ، تقول كارول مارشيتو ، وهي عالمة أولية في سالك في مختبر علم الوراثة ، والمؤلف المشارك الأول وأحد كبار مؤلفي الدراسة. "يسعدنا أن نتبادل خطوط الخلايا الرئيسية مع المجتمع العلمي ، حتى يتمكن الباحثون من جميع أنحاء العالم من اختبار نمو الدماغ الرئيسي دون استخدام عينات الأنسجة. نتوقع أن يؤدي ذلك إلى العديد من النتائج الجديدة على مدى السنوات القليلة القادمة حول تطور الدماغ ".

استكشف الباحثون أولاً الاختلافات في التعبير الجيني المرتبط بالحركة العصبية ، حيث قاموا بمقارنة خلايا الإنسان والشمبانزي والبونوبو. كما قاموا بالتحري عن خصائص هجرة الخلايا العصبية المتأصلة في كل نوع. ووجدوا 52 جينة مرتبطة بالهجرة ، ومن المثير للاهتمام أن الشمبانزي والخلايا العصبية بونوبو كانت فترات هجرة سريعة ، بينما كانت الخلايا العصبية البشرية بطيئة الحركة.

من أجل مقارنة حركة العصبونات والنضج خارج الطبق ، قام العلماء بزرع الخلايا السلفية العصبية من كل من البشر والشمبانزي في أدمغة القوارض ، مما مكن الخلايا العصبية من الازدهار وتوفير إشارات تنموية إضافية لتطور الخلايا العصبية.

ثم حلل الباحثون الاختلافات في مسافة الهجرة وشكل وحجم الخلايا العصبية لمدة تصل إلى 19 أسبوعًا بعد الزرع. لاحظوا طول وكثافة وكمية تمدد الخلايا العصبية المسماة التشعبات ، وكذلك حجم أجسام الخلايا ، التي تستضيف النواة والحمض النووي.

هاجرت عصب الشمبانزي مسافة أكبر وغطت مساحة أكبر بنسبة 76٪ من الخلايا العصبية البشرية بعد أسبوعين. كانت الخلايا العصبية البشرية أبطأ في النمو ولكنها وصلت إلى أطوال أطول من الخلايا العصبية للشمبانزي. قد يسمح نمط النمو البطيء للإنسان بالوصول إلى مراحل نمو أكثر من الرئيسيات غير البشرية ، والتي قد تفسر الاختلافات في السلوك والقدرات المعرفية.

في المستقبل ، يأمل المؤلفون بناء شجرة تطورية لأنواع متعددة من الرئيسيات ، باستخدام خطوط الخلايا الجذعية المستحثة متعددة القدرات ، من أجل فهم أفضل لتطور الدماغ البشري. بالإضافة إلى ذلك ، يخطط المؤلفون لاستخدام هذا النظام الأساسي لدراسة الاختلافات في تنظيم الجينات بين أنواع الرئيسيات التي تكمن وراء الاختلافات في النضج العصبي ويمكن أن تؤثر على تنظيم الدماغ لدى البشر.

يقول مارشيتو: "لدينا معرفة محدودة بتطور الدماغ ، خاصة عندما يتعلق الأمر باختلافات في التطور الخلوي بين الأنواع". "نحن متحمسون للإمكانيات الهائلة التي يفتحها هذا العمل في مجال علم الأعصاب وتطور الدماغ".

مصدر القصة:

المواد المقدمة من قبل معهد سالك. ملاحظة: يمكن تعديل المحتوى للأسلوب والطول.