教科書を書き直す：人間の脳には2つの異なる起源があることを科学者が発見

脳は無限に複雑な器官であり、私たちはそれがどのようにして誕生したのかについて、ほんの表面をなぞっただけです。

に掲載された記事で 自然の中の神経科学 今日、スタンフォード主導の研究チームは、人間や他の動物の脳は実際には、胎児の最も初期の瞬間に並行して発達し始める2つの協力する神経系で構成されていると述べています。

この研究は、さまざまな脳領域が前駆細胞と呼ばれる別々の種類の胚細胞から生じることを示しています。

彼らは、あるタイプの前駆細胞が前脳と中脳の発達につながる一方、別のタイプは全く異なる経路をたどって後脳を形成することを発見した。

科学者らは、原腸形成として知られる非常に初期の胚段階からマウスの脳が発達する方法を分析することによって最初の発見を行った。

次に、ヒト多能性幹細胞も、受け取るシグナルに応じて同じ経路をたどることを確認しました。

科学的に初めて、彼らはヒト幹細胞が後脳運動ニューロンへの発達を促進し、これらの細胞に特徴的な電気活動とタンパク質をもつことに成功した。

前脳領域と中脳領域を形成する前駆細胞は、と呼ばれる遺伝子を通じて特定のタンパク質を生成します。 Otx2一方、間もなく誕生する後脳細胞は、と呼ばれる遺伝子を発現します。 GBx2。

どちらのタイプの幹細胞も私たちの脳である器官全体の基礎を形成しますが、それらの機能は互換性がありません。

彼らの DNA がパッケージ化される方法も根本的に異なり、完全に異なる「クロマチンランドスケープ」を持ちます。

これは、研究室で後脳を構成する細胞を増殖させる実験がなぜ失敗することが多いのかを説明することができる。実験では、前脳組織になるはずの間違った構成要素を使用した可能性がある。

「幹細胞生物学では、人々は常にニューロンのような終末細胞型を作ることに執着しています…しかし、胚発生の初期段階から始めることが重要です」と、この論文の同僚のキャロリン・ダンデス氏との共同筆頭著者である発生生物学者のラヤン・ジョカイ氏は言う。

「その初期の時点を厳守することで、脳の発達におけるこの根本的な分裂を見つけることができました」とジョカイ氏は付け加えた。

研究のこの要素により、脳幹に影響を及ぼし、私たちの体の最も基本的な機能を損なう病気の研究が加速する可能性があります。

この発見は医学研究への影響を超えて、動物の脳の進化の歴史について多くの疑問も投げかけている。

「私たちの研究は、進化が既存の2つの神経系を獲得し、それらを宇宙で一緒に押し出したことを示唆しています」と、研究を主催した研究室の発生生物学者カイル・ロウは言う。

「脳を 1 つの器官として考えた方がおそらく効率的でしょうが、私たちは脳を 2 つの別々の部分として作るこの原始的な方法に依存しています。」

「『脳』という言葉はおそらく単一の起源を持つ連続した器官を暗示しているので、私たちの発見には驚きました」とジョカイ氏は言う。

「しかし、5億年前でさえ、別々の神経系が存在していましたが、今日ではそれらはほぼ1つとして機能しており、これは非常に素晴らしいことです。」

これらの記述には追加の文脈が必要です。Lu と Jukai は、そもそも神経系が必ずしも 2 つの別個の器官であったことを意味するものではありません。

彼らが説明していることは、現代の動物の脳が胃の中でどのように発達するかに基づいた、ちょっとした進化論的な推論です。

研究者らは、この複雑な脳システム（2種類の親細胞が協力して完全な器官を形成するとき）が、マウス、マカクザル、ニワトリ、ゼブラフィッシュ、ドングリ虫の胚の原腸形成段階に存在することを発見した。

これらの動物はすべて、生命の進化の樹上で共通の祖先を共有しており、科学者らは、それらすべてが約 5 億 5,000 万年前に同じノードから分岐したと推定しています。

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研究によると、私たちの脳を含む動物の脳は、何億年もの間、この 2 つの部分からなるプログラムに従ってきました。

しかし、これまでの証拠では、これら 2 つの部分が実際に独立して進化したかどうかはわかりません。それは今後の研究の問題です。

この研究は、 自然の中の神経科学。