Ученые из Университета Калифорнии в Лос-Анджелесе выяснили, как стволовые клетки строят мозг человека. Оказалось, что на этот процесс напрямую влияют обмен веществ и физические сигналы от соседних участков. Об этом сообщает UCLA Broad Stem Cell Research Center.
В двух исследованиях, результаты которых опубликованы в журналах Cell и Science, специалисты изучили радиальную глию — стволовые клетки, создающие кору головного мозга. Выяснилось, что они опираются на два типа сигналов при выборе будущих нейронов. Первый фактор — метаболизм: переработка глюкозы определяет, какие именно клетки будут производиться (если глюкозы много — формировался один тип клеток, если мало — другой). Второй — физический контакт с волокнами таламуса, отдела, передающего нервные импульсы. Таламус заставляет стволовые клетки создавать больше возбуждающих нейронов, наиболее развитых у людей.
«Радиальная глия — самые удивительные клетки из когда-либо существовавших. Они играют ключевую роль в формировании человека, но также находятся в центре многих нейропсихических расстройств и онкологии», — отметила автор исследования Апарна Бхадури, доцент кафедры биологической химии медицинской школы Дэвида Геффена.
Специалисты также проследили связь физических контактов с геном NRXN1, мутации в котором ассоциируются с расстройствами аутистического спектра. При повреждении этого гена сигналы от таламуса ведут себя иначе, нарушая баланс в производстве клеток коры. Обнаружение этой связи открывает новые пути для изучения того, как сбои на ранних этапах развития влияют на формирование мозга.
Для экспериментов ученые использовали органоиды — выращенные в лаборатории миниатюрные модели мозга. Исследователям было сложнее изучать эти процессы на грызунах, поскольку многие когнитивные механизмы уникальны для человека. Современные технологии позволяют детально моделировать развитие нервной системы и находить причины тяжелых заболеваний без вовлечения животных.
Ранее сообщалось, что в лаборатории вырастили мини-мозги, которые «помнят» время своего развития.