Stanford Medicine araştırması: insan beyni iki ayrı organdır

Yüzyıldan uzun süredir beyin tek ve bütünlüklü bir organ olarak anlatılıyor. Stanford Medicine liderliğindeki araştırma ise onu iki ayrı sistem olarak anlamanın daha doğru olduğunu savunuyor: kalp atışını ve solunumu sürdüren ilkel bir sinir sistemi ile dili, matematiği ve kendi kökenini merak etmeyi mümkün kılan ikinci bir sistem. Bulgular 18 Eylül'de Nature Neuroscience dergisinde yayımlandı.

Tek değil, iki öncü hücre

Hakim model, gelişimin başındaki tek bir öncü hücrenin tüm beyni oluşturduğunu öne sürüyordu. Doktora öğrencileri Carolyn Dundes ve Rayyan Jokhai, gelişmekte olan fare embriyolarını inceleyerek bunun yerine iki ayrı hücre topluluğu buldu. Otx2 genini taşıyan hücreler ön beyne ve orta beyne dönüşmeye adanmış; Gbx2 taşıyanlar ise arka beyne. İki grup hiçbir zaman çakışmıyor — gelişimin en erken evresinde, gastrulasyon sırasında birbirini dışlıyorlar.

Bir hücrenin hangi genlere erişebileceğini belirleyen paketleme olan kromatine bakan ekip, ön ve arka nöral ektodermin temelden farklı yapılandırmalara sahip olduğunu buldu. Bu farklar her öncü hücreyi kendi kaderine kilitliyor; sanki hiç kesişmeyen paralel raylarda ilerleyen yolcular gibi.

Laboratuvarda arka beyin nöronları

Pratik sonuç önemli. Arka beyin nöronlarını laboratuvarda üretmeye yönelik onlarca yıllık girişimler başarısız olmuştu, çünkü araştırmacılar ön beyin öncülerini dönüşemeyecekleri hücrelere çevirmeye çalışıyordu. Yeni haritayla ekip, insan pluripotent kök hücrelerini aksiyon potansiyelleri üreten ve yüz ile yutma kaslarını kontrol eden bölümlerin proteinlerini salgılayan işlevsel arka beyin motor nöronlarına dönüştürdü.

"Beynin ön kısmının, arka kısmından tamamen farklı bir öncü hücreden geliştiğini ilk kez gösterdik," diyor çalışmanın kıdemli yazarı, gelişim biyolojisi doçenti Dr. Kyle Loh.

Neden önemli

Arka beyin solunumu, uykuyu, kalp atışını ve açlık hissini yönetiyor; motor nöronları bir yaş altı çocuklarda önde gelen genetik ölüm nedeni olan spinal müsküler atrofi (SMA) ile genellikle 40-70 yaş arasında teşhis edilen ALS'te bozuluyor. Beyin sapı dokusu yaşayan hastalardan alınamadığı için laboratuvarda üretilen nöronlar araştırmacılara daha önce olmayan bir model sunuyor.

Aynı iki kökenli örüntü tavuklarda, zebra balıklarında ve insanla uzak bir ortak atayı paylaşan küçük okyanus tabanı solucanlarında da görüldü; soylarımızdan 600-700 milyon yıl önce ayrılan denizanaları ise gövdelerinin iki ucunda iki sinir sistemi taşıyor. Çalışmaya Caltech ve UCSF'ten araştırmacılar da katkı verdi.