O cercetare recentă condusă de echipa de la Stanford Medicine a pus sub semnul întrebării o ipoteză fundamentală care a dominat neuroștiințele timp de decenii. Oamenii de știință considerau până acum că întregul creier se dezvoltă dintr-o singură populație de celule progenitoare timpurii, având o origine comună. Studiul sugerează însă că ceea ce numim creier este, de fapt, alcătuit din două sisteme distincte care au apărut separat pe parcursul a sute de milioane de ani de evoluție.
Conform noilor constatări, creierul uman pare să combine două sisteme nervoase străvechi cu roluri diferite. Unul dintre acestea dă naștere structurilor responsabile pentru funcții vitale, precum controlul bătăilor inimii și respirația. Celălalt sistem produce regiunile asociate cu abilități cognitive complexe, precum limbajul, matematica, gândirea abstractă și capacitatea de a reflecta asupra propriei existențe. Această diviziune este vizibilă încă de la etapele timpurii ale dezvoltării embrionare.
Echipa de cercetare a identificat două populații diferite de celule progenitoare prin studierea embrionilor de șoarece. O populație exprimă gena Otx2 și este destinată formării creierului anterior și a creierului mijlociu. O a doua populație, care exprimă gena Gbx2, se dezvoltă separat pentru a forma creierul posterior. Cercetătorii au observat că aceste două populații rămân distincte și nu se suprapun, chiar și în cele mai timpurii stadii ale gastrulației, când structura de bază a corpului începe să prindă contur.
Această descoperire explică și dificultățile pe care cercetătorii le-au întâmpinat în încercarea de a cultiva anumite celule cerebrale în laborator. Kyle Loh, profesor asociat de biologie a dezvoltării, a declarat că a demonstrat pentru prima dată că partea din față a creierului provine dintr-o celulă progenitoare complet diferită față de cea din care se formează partea din spate. Această informație permite acum cultivarea neuronilor din creierul posterior într-un vas Petri pentru studierea funcțiilor lor.
Capacitatea de a crea neuroni funcționali din celule stem oferă noi oportunități pentru cercetarea unor afecțiuni grave. Studiul poate ajuta la înțelegerea bolilor care afectează trunchiul cerebral, precum atrofia musculară spinală (AMS) și scleroza laterală amiotrofică (SLA sau boala Lou Gehrig). În cazul acestor boli, anumiți neuroni din creierul posterior își încetează progresiv funcționarea, ceea ce poate duce la pierderea capacității de a înghiți sau de a respira corect.
În neuroștiințe, studiul dezvoltării celulare este esențial pentru înțelegerea modului în care organele complexe se formează în timpul gestației. Înțelegerea originii distincte a celulelor progenitoare ajută la depășirea limitărilor tehnologice în laborator. Această abordare permite cercetătorilor să creeze modele celulare mai precise, facilitând dezvoltarea unor terapii regenerative pentru boli neurodegenerative care afectează controlul funcțiilor automate ale corpului.