O cercetare recentă realizată de specialiști de la Universitatea Stanford a schimbat paradigma despre modul în care se formează creierul. Studiul demonstrează că organul nu se dezvoltă dintr-un singur grup de celule care se specializează ulterior, așa cum se credea anterior. În schimb, creierul este format din două grupuri de celule distincte, care încep să se separe încă din etapele primare ale dezvoltării embrionare, determinând structura finală a sistemului nervos central.
Cercetătorii Rayyan Jokhai și Carolyn Dundes au analizat acest proces complex utilizând șoarecii ca model de studiu. În timpul procesului numit gastrulație, celulele embrionare încep să se specializeze și se împart în două categorii principale. Un grup de celule contribuie la formarea prozencefalului, zona care include emisferele cerebrale, în timp ce celălalt grup este responsabil pentru dezvoltarea rombencefalului. Această separare are loc foarte devreme, când celulele își pierd capacitatea de a deveni orice tip de celulă.
Deși celulele din zonele anterioare și posterioare ale țesutului neural par aproape identice la nivel vizual, diferența majoră constă în organizarea ADN-ului. Această structură internă, numită cromatină, determină care gene sunt activate și care este direcția de dezvoltare a fiecărei celule. Prin creșterea acestor celule în laborator, echipa a confirmat că ele utilizează gene diferite pentru a stabili funcțiile specifice, de la procesele de gândire și memorie, până la controlul respirației și al bătăilor inimii.
Fenomenul observat nu este exclusiv uman sau mamifer, deoarece cercetătorii au identificat aceeași împărțire la viermii ghindă, pe care oamenii au un strămoș comun de aproximativ 550 de milioane de ani. Această organizare pare să fie o trăsătură evolutivă extrem de veche, fiind observată chiar și la meduze, care își concentrează țesutul nervos în două zone opuse. „Postulăm că creierul este un organ compozit emanat din doi progenitori cu linie restrânsă; acești progenitori duali ar putea fi conservați evolutiv de-a lungul a 550 de milioane de ani, de la hemicordate la mamifere”, explică autorii.
Această descoperire deschide noi perspective în domeniul medicinei, oferind posibilități de studiere a unor afecțiuni specifice. Celulele din partea posterioară a creierului sunt esențiale pentru înțelegerea bolilor precum scleroza laterală amiotrofică sau atrofia musculară spinală, deoarece aceste patologii afectează direct neuronii din acea regiune. În plus, cercetarea poate ajuta la dezvoltarea unor tratamente pentru controlul apetitului, având în vedere că medicamentele de tip GLP-1 acționează asupra unor zone din creierul posterior.
În dezvoltarea embrionară, procesul de gastrulație este etapa critică în care se formează cele trei straturi fundamentale: ectodermul, mezodermul și endodermul. Ectodermul este stratul care va da naștere pielei și întregului sistem nervos, inclusiv creierului și măduvei spinării. Înțelegerea modului în care celulele din ectoderm se organizează în zonele anterioare și posterioare este vitală pentru a comprende originea structurilor cerebrale complexe care definesc mamiferele.