Ученые раскрыли секрет эволюции человеческого мозга

Фото: 123RF/sdecoret

Нейробиологи разработали генетические карты мозга приматов и выявили 139 генов, которые могли привести к появлению разума.

Все навыки, которые отличают человека от животных, связаны с высшей нервной деятельностью: развитая речь, сознание, высокие когнитивные способности. Поэтому ученые сравнивают головной мозг Homo sapiens и приматов, в том числе работу нейронов в нем. Помогают в этом методы генетического анализа нового поколения – секвенирование (определение нуклеотидной последовательности – прим.) ДНК и РНК одиночных клеток. Они позволяют изучать мозг на более продвинутом уровне.

С помощью Атласа ученые смогли выделить более 100 подтипов клеток, организованных в иерархии. Результаты исследования, в котором приняли участие более 250 ученых, были опубликованы в журнале Nature.

В проекте использовался анализ транскриптома и эпигенома – методов получения данных о генах. Этот современный подход позволяет собирать молекулярную, анатомическую и физиологическую информацию для одних и тех же клеток.

Сравнительный анализ показал существенные различия в количестве типов нейронов у мышей, обезьян и человека. В первичной моторной коре мозга мартышек-мармозеток было обнаружено 94 кластера, а в человеческих образцах – 127 типов, и только 45 были общими для всех. Это связано с эволюционным развитием функций клеток мозга от более примитивных млекопитающих к человеку.

Также нейробиологи выяснили, что человеческий мозг содержит клетки, которые отвечают за адаптацию в изменяющейся обстановке, обработку нового опыта и развитие речи. Ранее в мозге человека исследователи обнаружили различия, которые помогают нейронам быстрее обрабатывать и передавать сигналы. У человека, в отличие от приматов, активность генов в еще незрелых клетках мозга сохраняется и во взрослом возрасте. Они активируются в ответ на стресс, травмы и нестандартные ситуации. Поэтому человеку свойственно обучаться в течение всей жизни.

Затем ученые из США и Канады отследили пути расхождения функций генов человека и четырех видов приматов: гориллы, макаки, шимпанзе и мармозетки. Исследователи выявили 139 генов, экспрессия которых сильно выражена только в мозге человека. Также они отметили особый профиль коэкспрессии (взаимного усиления), которого нет у других многоклеточных. Эти гены играют главную роль в координации мозговой активности и обработке поступающей информации.

Четверть генов связана с разными заболеваниями головного мозга, поэтому в будущем ученые надеются исследовать трудноизлечимые психические расстройства и нейродегенеративные состояния.

Ранее врач рассказал о продуктах-ноотропах, которые активизируют работу мозга.