У человека нет никакого "рептильного мозга": новое исследование развеяло старое заблуждение и расставило все точки над i
Основываясь на исследовании мозга бородатых агам (Pogona vitticeps), ученые показали, что мозг млекопитающих и рептилий развился отдельно от общего предка. Это еще один гвоздь в крышку гроба теории так называемого «триединого мозга».
Три стадии развития мозга
Идея «рептильного мозга» впервые возникла и стала популярной в 1960-х и 1970-х годах на основе сравнительных анатомических исследований. Нейробиолог Пол Маклин заметил, что части мозга млекопитающих очень похожи на части мозга рептилий. Это привело его к выводу, что мозг развивался поэтапно после того, как жизнь переместилась на сушу.
Сначала, согласно модели Маклина, появился рептильный мозг, определяемый как базальные ганглии. Затем появилась лимбическая система — гиппокамп, миндалевидное тело и гипоталамус. Наконец, неокортекс возник у приматов.
В модели триединого мозга каждый из этих отделов отвечает за разные функции; более базальные части мозга, например, предположительно были больше связаны с первичными реакциями — такими как основные инстинкты выживания.
Однако нейробиологи осуждали эту модель на протяжении десятилетий. Мозг просто не работает так, отдельными секциями, каждая из которых играет отдельную роль. Области мозга, какими бы анатомически разными они ни были, тесно взаимосвязаны, представляют собой паутину гудящих нейронных сетей. А с появлением новых методов мы можем начать лучше понимать, как развивался мозг.
Не все так однозначно
В новом исследовании группа исследователей из Института исследований мозга им. Макса Планка обратилась к реальному мозгу ящериц для исследования, опубликовав свои выводы в статье, которую вели аспиранты нейробиологии Дэвид Хейн и Татьяна Гальего-Флорес. Сравнивая молекулярные характеристики нейронов у современных ящериц и мышей, исследователи надеялись раскрыть историю эволюции, записанную в мозгу рептилий и млекопитающих.
«Нейроны — это самые разнообразные типы клеток в организме. Их эволюционное разнообразие отражает изменения в процессах развития, которые их производят, и может вызывать изменения в нейронных цепях, к которым они принадлежат», — заявил нейробиолог Жиль Лоран из Института исследований мозга Макса Планка.
Эпоха около 320 миллионов лет назад была очень важным временем для эволюции позвоночных и их мозга. Именно тогда первые четвероногие животные (тетраподы) вышли из воды на сушу и начали диверсифицироваться в родительские семейства, которые, в конечном счете, произвели птиц и рептилий, с одной стороны, и млекопитающих, с другой.
В мозге есть структуры, установленные во время эмбрионального развития всех четвероногих: общая предковая архитектура в подкорковых областях. Но поскольку традиционных анатомических сравнений областей развития может быть недостаточно для полной детализации всех различий и сходств между мозгом рептилий и млекопитающих, исследователи выбрали другой подход.
Они секвенировали РНК — молекулу-мессенджер, используемую в качестве матрицы для формирования белков — в отдельных клетках мозга бородатых агам, чтобы определить транскриптомы — полный спектр молекул РНК в клетке — и, таким образом, создать атлас клеточного типа. мозга ящерицы. Затем этот атлас сравнили с существующими наборами данных о мозге мышей.
Результаты исследования
Оказалось, что, существовал основной набор типов нейронов с похожими транскриптомами, общими как для млекопитающих, так и для рептилий, несмотря на то, что они развивались отдельно на протяжении более 320 миллионов лет.
Но эти нейроны не ограничены определенной «рептильной» областью мозга. Анализ показал, что в большинстве областей мозга есть смесь наследственных и новых типов нейронов, что ставит под сомнение представление о том, что некоторые области мозга являются более древними, чем другие.
На самом деле исследователи обнаружили, что нейроны таламуса можно разделить на две группы в зависимости от их связи с другими областями мозга. И эти связанные области совершенно различны у млекопитающих и рептилий.
Команда обнаружила, что транскриптомы расходятся таким образом, чтобы соответствовать соединительным областям, предполагая, что транскриптомная идентичность нейрона — полное генетическое считывание того, какие белки ему могут понадобиться — подтверждается или отражает его связность.
«Поскольку у нас нет мозга древних позвоночных, реконструкция эволюции мозга за последние полмиллиарда лет потребует соединения воедино очень сложных молекулярных, связанных с развитием, анатомических и функциональных данных», — отмечает Лоран.
