Чем отличается человеческий мозг? Исследование раскрывает подсказки

Что отличает человеческий мозг от мозга всех других животных, включая даже наших ближайших родственников приматов? При анализе типов клеток в префронтальной коре четырех видов приматов исследователи из Йельского университета выявили видоспецифические, особенно специфические для человека, особенности, сообщают они 25 августа в журнале Science .

И они обнаружили, что то, что делает нас людьми, может также сделать нас восприимчивыми к психоневрологическим заболеваниям.

В ходе исследования исследователи специально изучили дорсолатеральную префронтальную кору (длПФК), область мозга, которая уникальна для приматов и необходима для познания более высокого порядка. Используя метод секвенирования РНК одной клетки, они профилировали уровни экспрессии генов в сотнях тысяч клеток, собранных из dlPFC взрослых людей, шимпанзе, макак и мартышек.

«Сегодня мы рассматриваем дорсолатеральную префронтальную кору как основной компонент человеческой идентичности, но до сих пор не знаем, что делает ее уникальной у людей и отличает нас от других видов приматов». сказал Ненад Сестан, профессор нейробиологии Харви и Кейт Кушинг в Йельском университете, профессор сравнительной медицины и генетики. и психиатрии, а также ведущий старший автор статьи. — Теперь у нас больше улик.

Чтобы ответить на этот вопрос, исследователи сначала задались вопросом, существуют ли какие-либо типы клеток, уникальные для человека или других проанализированных видов приматов, не относящихся к человеку. После группировки клеток с похожими профилями экспрессии они выявили 109 общих типов клеток приматов, а также пять, которые не были общими для всех видов. К ним относятся тип микроглии, или специфических для мозга иммунных клеток, который присутствует только у людей, и второй тип, общий только для людей и шимпанзе.

Исследователи обнаружили, что специфичный для человека тип микроглии существует на протяжении всего развития и взрослой жизни, что позволяет предположить, что клетки играют роль в поддержании состояния мозга, а не в борьбе с болезнями.

«Мы, люди, живем в совершенно другой среде с уникальным образом жизни по сравнению с другими видами приматов, и клетки глии, включая микроглию, очень чувствительны к этим различиям», — сказал Сестан. «Тип микроглии, обнаруженный в человеческом мозгу, может представлять собой иммунный ответ на окружающую среду».

Анализ экспрессии генов в микроглии выявил еще один специфический для человека сюрприз — наличие гена FOXP2. Это открытие вызвало большой интерес, потому что варианты FOXP2 были связаны с вербальной диспраксией, состоянием, при котором у пациентов возникают трудности с речью или речью. Другие исследования также показали, что FOXP2 связан с другими нервно-психическими заболеваниями, такими как аутизм, шизофрения и эпилепсия.

Сестан и его коллеги обнаружили, что этот ген проявляет специфичную для приматов экспрессию в подмножестве возбуждающих нейронов и специфичную для человека экспрессию в микроглии.

«FOXP2 интересовал многих ученых на протяжении десятилетий, но до сих пор мы понятия не имели, что делает его уникальным для человека по сравнению с другими видами приматов», — сказал Шаоцзе Ма, научный сотрудник лаборатории Сестана и соавтор. Мы очень рады находкам FOXP2, потому что они открывают новые направления в изучении языка и болезней».

Исследование финансировалось Национальным институтом здоровья и Национальным институтом психического здоровья.

Другие авторы включают соведущего автора Марио Скарицу, младшего научного сотрудника в области неврологии Йельской школы медицины; соавтор Андре Соуза, доцент нейробиологии Университета Висконсин-Мэдисон; и со-старший автор Стивен М. Стритматтер, профессор неврологии Винсента Коутса и профессор нейробиологии Йельского университета, заведующий кафедрой неврологии и директор Института неврологии Кавли.