מחקר של Stanford Medicine: המוח האנושי הוא שני איברים נפרדים

במשך יותר ממאה שנה המוח נתפס כאיבר אחד ומאוחד. מחקר בהובלת Stanford Medicine טוען כעת שההבנה המדויקת היא אחרת: שניים. מערכת עצבים קדומה שמפעילה את פעימות הלב והנשימה, ומערכת שנייה שמאפשרת שפה, מתמטיקה וסקרנות לגבי מקורותינו. הממצאים פורסמו ב-Nature Neuroscience ב-18 בספטמבר.

שני תאי אב, לא אחד

המודל המקובל קבע שתא אב יחיד בראשית ההתפתחות יוצר את המוח כולו. בעבודה על עוברי עכברים זיהו הסטודנטים קרולין דאנדס וריאן ג'וחאי שתי אוכלוסיות נפרדות. תאים שמבטאים את הגן Otx2 נועדו להפוך למוח הקדמי ולמוח האמצעי; תאים שמבטאים את Gbx2 מיועדים למוח האחורי. שתי הקבוצות אינן חופפות לעולם — הן סותרות זו את זו מהשלבים המוקדמים ביותר, בשלב הנקרא גסטרולציה.

בבדיקת הכרומטין — האריזה שקובעת לאילו גנים התא יכול להגיע — מצא הצוות שלאקטודרם העצבי הקדמי והאחורי תצורות שונות מיסודן. ההבדלים האלה נועלים כל תא אב בגורלו, כמו נוסעים על מסילות מקבילות שלעולם אינן מצטלבות.

נוירונים של המוח האחורי בצלחת פטרי

לממצא יש השלכה מעשית. ניסיונות של עשורים לגדל במעבדה נוירונים של המוח האחורי נכשלו, משום שהחוקרים ניסו להפוך תאי אב של המוח הקדמי לתאים שהם אינם מסוגלים להיות. עם המפה החדשה הצליח הצוות להפוך תאי גזע פלוריפוטנטיים אנושיים לנוירונים תנועתיים מתפקדים של המוח האחורי, שהפיקו פוטנציאלי פעולה ויצרו חלבונים המסמנים את המקטעים האחראים לשרירי הפנים והבליעה.

"הראינו לראשונה שחלקו הקדמי של המוח נוצר מתא אב שונה לחלוטין מזה של חלקו האחורי", אמר קייל לו, דוקטור לפילוסופיה, פרופסור חבר לביולוגיה התפתחותית והמחבר הבכיר של המחקר.

מדוע זה חשוב

המוח האחורי שולט בנשימה, בשינה, בפעימות הלב וברעב, והנוירונים התנועתיים שבו מתדרדרים בניוון שרירים על שם ורדניג-הופמן (SMA) — גורם גנטי מוביל לתמותת תינוקות עד גיל שנה — וב-ALS, שמאובחן בדרך כלל בין גיל 40 ל-70. אי אפשר ליטול רקמת גזע מוח מחולים חיים, ולכן נוירונים שגדלו במעבדה מעניקים לחוקרים מודל שלא היה להם.

אותה תבנית של שני מקורות נמצאה בתרנגולות, בדגי זברה ובתולעי ים קטנות החולקות אב קדמון רחוק עם האדם; מדוזות, שהתפצלו משושלתנו לפני 600 עד 700 מיליון שנה, נושאות שתי מערכות עצבים בשני קצוות גופן. חוקרים מ-Caltech ומ-UCSF תרמו למחקר.