Oamenii sunt genetic similari cu cimpanzeii şi alte primate, dar totuşi există diferenţe comportamentale şi cognitive evidente. Ce ne face oameni şi de unde vine această proprietate misterioasă de ”umanitate”?
Acum, cercetătorii de la Salk Institute din UC San Diego au dezvoltat o strategie pentru a studia dezvoltarea timpurie a neuronilor umani, în comparaţie cu neuronii primatelor nonumane. Studiul oferă oamenilor de ştiinţă un nou instrument pentru cercetarea fundamentală a creierului.
”Studiul furnizează perspective asupra organizării de dezvoltare a creierului şi pune baza unor analize comparative ulterioare între oameni şi primate nonumane”, a spus unul din autorii studiului, Rusty Gage, preşedinte şi profesor la Salk, şeful catedrei Vi and John Adler for Research on Age-Related Neurodegenerative Disease, citat de sciencedialy.com.
Două procese importante în dezvoltarea cerebrală includ maturaţia şi migraţia neuronilor. Maturaţia implică creşterea neuronilor care măresc conexiunile dintre ei pentru o comunicare mai bună.
Migraţia reprezintă mişcarea fizică a neuronilor în diferite părţi ale creierului aflat în dezvoltare. Autorii au comparat maturaţia şi migraţia neuronală între oameni şi primate.
Pentru această sarcină, cercetătorii au conceput o nouă metodă utilizând tehnologia celulelor stem, luând celule din pielea primatelor şi făcându-le să se dezvolte în celule neurale progenitoare. Celulele neurale progenitoare sunt un tip de celule cu abilitatea de a deveni în multiple tipuri de celulele cerebrale, inclusiv neuroni. Aceste noi linii de primate pot fi apoi propagate perpetuu, oferind cercetătorilor noi căi de a studia dezvoltarea neuronală a neuronilor vii fără mostre de ţesut de la primate.
”Aceasta este o nouă strategie de a studia evoluţia umană. Suntem fericiţi să împărţim aceste linii celulare ale primatelor cu comunitatea ştiinţifică, astfel încât cercetătorii din toată lumea să poată examina dezvoltarea cerebrală fără a utiliza mostre de ţesut. Anticipăm că acest lucru va duce la numeroase noi descoperiri în legătură cu evoluţia creierului”, a spus Carol Marchetto, coautor principal al studiului.
Cercetătorii au explorat în primul rând diferenţele în expresia genică legată de mişcarea neuronală, comparând celulele oamenilor, cimpanzeilor şi bonobo. De asemenea, au investigat proprietăţile migraţiei neuronilor inerenţi la fiecare specie. Au descoperit 52 de gene legate de migraţie şi în mod interesant, neuronii de la cimpanzei şi bonobo au avut perioade de migraţie rapidă, în timp ce neuronii umani s-au mişcat mai lent.
Pentru a compara mişcarea neuronilor şi maturaţia, oamenii de ştiinţă au transplantat celulele neurale progenitoare ale cimpanzeilor şi oamenilor în creierele unor rozătoare, permiţând neuronilor să se dezvolte şi să furnizeze indicaţii suplimentare legate de dezvoltarea neuronală.
Cercetătorii au analizat apoi diferenţele în distanţa de migraţie, forma şi mărimea neuronilor până la 19 săptămâni după transplantare. Ei au obseservat lungimea, densitatea şi cantitatea extensilor neuronilor, numite dendrite, cât şi mărimea corpului celulelor, ce adăposteşte nucleul şi ADN-ul. Neuronii cimpanzeilor au migrat pe o distanţă mai mare şi au acoperit o zonă mai mare cu 76% decât cea acoperită de neuronii umani după două săptămâni.
Neuronii umani s-au dezvoltat mai lent dar au atins lungimi mai mari decât cele ale cimpanzeilor. Şablonul mai lent de dezvoltare le-ar putea permite oamenilor să atingă mai multe borne decât primatele nonumane în ceea ce priveşte dezvoltarea, ceea ce creează diferenţele comportamentale şi abilităţilor cognitive.
În viitor, autorii speră să construiască un arbore evoluţionar al unor multiple specii de primate, folosind linii de celule stem pluripotente induse, pentru a înţelege mai bine evoluţia creierului uman. În plus, autorii plănuiesc să folosească această platforma pentru a studia diferenţele de reglare genică în maturaţia neuronală şi care ar putea avea un impact asupra organizării cerebrale în cazul oamenilor.
