Οι επιστήμονες ανακαλύπτουν γιατί ο ανθρώπινος εγκέφαλος είναι τόσο μεγάλος
Είναι ένα από τα καθοριστικά χαρακτηριστικά του να είσαι άνθρωπος: όταν συγκρινόμαστε με τους στενότερους συγγενείς μας, έχουμε απίστευτα μεγάλο εγκέφαλο.
Τώρα οι επιστήμονες έχουν ρίξει φως στους λόγους της διαφοράς, συλλέγοντας κύτταρα από ανθρώπους, χιμπατζήδες και γορίλες και μετατρέποντάς τα σε κομμάτια εγκεφάλου στο εργαστήριο.
Τι έδειξαν τα πειράματα
Οι δοκιμές στα μικροσκοπικά «εγκεφαλικά οργανοειδή» αποκαλύπτουν έναν μέχρι τώρα άγνωστο μοριακό διακόπτη που ελέγχει την ανάπτυξη του εγκεφάλου και κάνει το ανθρώπινο όργανο τρεις φορές μεγαλύτερο από τον εγκέφαλο στους μεγάλους πιθήκους.
«Αυτό που βλέπουμε είναι μια διαφορά στην κυτταρική συμπεριφορά πολύ νωρίς που επιτρέπει στον ανθρώπινο εγκέφαλο να μεγαλώσει», δήλωσε η Δρ Madeleine Lancaster, αναπτυξιακή βιολόγος στο Εργαστήριο Ιατρικής Έρευνας στο Cambridge.
Ο υγιής ανθρώπινος εγκέφαλος συνήθως φτάνει περίπου τα 1.500cm3 στην ενηλικίωση, περίπου τρεις φορές το μέγεθος του εγκεφάλου των 500cm3 του γορίλα ή του εγκεφάλου των 400cm3 του χιμπατζή.
Σε μια προσπάθεια να κατανοήσουν τη διαδικασία, η Λάνκαστερ και οι συνάδελφοί της συνέλεξαν κύτταρα, που συχνά είχαν απομείνει από ιατρικές εξετάσεις ή χειρουργικές επεμβάσεις, από ανθρώπους, γορίλες και χιμπατζήδες και τα επαναπρογραμμάτισαν σε βλαστοκύτταρα. Στη συνέχεια μεγάλωσαν αυτά τα κύτταρα με τέτοιο τρόπο που τα ενθάρρυναν να μετατραπούν σε εγκεφαλικά οργανοειδή – μικρά κομμάτια εγκεφαλικού ιστού πλάτους λίγων χιλιοστών.
Μετά από αρκετές εβδομάδες, τα οργανοειδή του ανθρώπινου εγκεφάλου ήταν μακράν το μεγαλύτερο μέρος της παρτίδας και η προσεκτική εξέταση αποκάλυψε γιατί. Στον ανθρώπινο εγκεφαλικό ιστό, τα λεγόμενα νευρικά προγονικά κύτταρα – που συνεχίζουν να δημιουργούν όλα τα κύτταρα στον εγκέφαλο – διαιρούνται περισσότερο από εκείνα στον εγκεφαλικό ιστό του πιθήκου.
Η μαθηματική μοντελοποίηση της διαδικασίας έδειξε ότι η διαφορά στον πολλαπλασιασμό των κυττάρων συμβαίνει τόσο νωρίς στην ανάπτυξη του εγκεφάλου, που τελικά οδηγεί σε σχεδόν διπλασιασμό του αριθμού των νευρώνων στον ενήλικο ανθρώπινο εγκεφαλικό φλοιό σε σύγκριση με αυτόν των μεγάλων πιθήκων.
Το γονίδιο Zeb2
Οι ερευνητές συνέχισαν να εντοπίζουν ένα γονίδιο που είναι ζωτικής σημασίας για τη διαδικασία. Γνωστό ως Zeb2, ενεργοποιείται αργότερα στον ανθρώπινο ιστό, επιτρέποντας στα κύτταρα να διαιρούνται περισσότερο πριν ωριμάσουν.
Ο John Mason, καθηγητής μοριακής νευρικής ανάπτυξης στο Πανεπιστήμιο του Εδιμβούργου, ο οποίος δεν συμμετείχε στην έρευνα, δήλωσε: «Είναι σημαντικό να κατανοήσουμε πώς ο εγκέφαλος αναπτύσσεται κανονικά, εν μέρει επειδή μας βοηθά να κατανοήσουμε τι κάνει τους ανθρώπους μοναδικούς και εν μέρει επειδή μπορεί να μας δώσει σημαντικές πληροφορίες για το πώς μπορούν να προκύψουν νευροαναπτυξιακές διαταραχές».
«Το μέγεθος του εγκεφάλου μπορεί να επηρεαστεί σε ορισμένες διαταραχές της νευροαναπτυξίας, για παράδειγμα η μακροκεφαλία είναι ένα χαρακτηριστικό κάποιων διαταραχών του φάσματος του αυτισμού, οπότε η κατανόηση αυτών των πολύ θεμελιωδών διαδικασιών ανάπτυξης εμβρυϊκού εγκεφάλου θα μπορούσε να οδηγήσει σε καλύτερη κατανόηση τέτοιων διαταραχών», πρόσθεσε.
