Обнаружены два разных пути формирования нервных клеток мозга
Еще до рождения формируются нервные клетки, участвующие в обработке зрительной информации, управлении движениями и других функциях мозга. Они также обнаружили ген, необходимый для правильного развития нейронов, связанных со зрением.
Источник: Новости науки
МОСКВА, 27 октября. /Новости науки/. Испанские ученые выяснили, что нервные клетки таламуса у эмбрионов мышей с самых ранних стадий развиваются двумя разными путями. Об этом говорится в статье, опубликованной в журнале Nature Neuroscience.
Исследование показало, что одни клетки со временем начинают отвечать за обработку сигналов органов чувств, в том числе зрения и осязания, а другие участвуют в работе мозговых систем, связанных с движениями и более сложной обработкой информации. При этом различия между будущими группами нейронов появляются гораздо раньше, чем они окончательно приобретают свои функции.
Ученые изучали развитие таламуса — отдела мозга, который помогает обрабатывать информацию, поступающую от органов чувств, и передавать ее в кору головного мозга. Таламус состоит из нескольких групп нервных клеток, каждая из которых выполняет определенные задачи. Однако до сих пор оставалось неясным, как именно эти группы формируются во время развития эмбриона.
Чтобы разобраться в этом, специалисты исследовали тысячи отдельных клеток мозга мышей на разных стадиях внутриутробного развития. Они определили, какие гены работают в каждой клетке и какие участки ДНК доступны для управления их активностью. На основе этих данных была создана подробная карта развития таламуса, позволяющая проследить, как незрелые клетки постепенно превращаются в нейроны с определенными функциями.
Выяснилось, что уже на самых ранних этапах развития клетки разделяются на две основные группы. Из одной впоследствии формируются нейроны, обрабатывающие сигналы органов чувств, а из другой — клетки, связанные с двигательными функциями и взаимодействием различных областей мозга. При этом нейроны, участвующие в обработке чувствительной информации, достигают некоторых стадий развития раньше остальных.
Еще одним неожиданным открытием стало то, что будущие нейроны, обрабатывающие зрительные сигналы и информацию о прикосновениях, сначала проходят промежуточную стадию. В этот период по своим молекулярным особенностям они напоминают клетки, участвующие в более сложном обмене информацией между областями мозга. Только после этого они приобретают свойства, необходимые для выполнения своих окончательных функций.
Обнаружен ген, важный для развития зрительных нейронов
Чтобы проверить полученные результаты, исследователи использовали специальную генетическую маркировку клеток. Она позволила проследить, как исходные клетки делятся и какие нейроны из них образуются. Эксперимент подтвердил, что будущие клетки, отвечающие за обработку зрительной и осязательной информации, действительно проходят обнаруженную промежуточную стадию развития.
Кроме того, специалисты выявили важную роль гена Sp9 в формировании нейронов, участвующих в обработке зрительных сигналов. Этот ген отвечает за производство белка, который регулирует работу других генов и помогает клеткам приобретать необходимые свойства.
Чтобы проверить его значение, ученые уменьшили активность Sp9 во время развития эмбрионов мышей. Оказалось, что после этого будущие зрительные нейроны не могли правильно сформировать характерные для них свойства. Таким образом, исследователи подтвердили, что данный ген необходим для нормального развития определенной группы нервных клеток таламуса.
Исследование показало, что одни клетки со временем начинают отвечать за обработку сигналов органов чувств, в том числе зрения и осязания, а другие участвуют в работе мозговых систем, связанных с движениями и более сложной обработкой информации. При этом различия между будущими группами нейронов появляются гораздо раньше, чем они окончательно приобретают свои функции.
Ученые изучали развитие таламуса — отдела мозга, который помогает обрабатывать информацию, поступающую от органов чувств, и передавать ее в кору головного мозга. Таламус состоит из нескольких групп нервных клеток, каждая из которых выполняет определенные задачи. Однако до сих пор оставалось неясным, как именно эти группы формируются во время развития эмбриона.
Чтобы разобраться в этом, специалисты исследовали тысячи отдельных клеток мозга мышей на разных стадиях внутриутробного развития. Они определили, какие гены работают в каждой клетке и какие участки ДНК доступны для управления их активностью. На основе этих данных была создана подробная карта развития таламуса, позволяющая проследить, как незрелые клетки постепенно превращаются в нейроны с определенными функциями.
Выяснилось, что уже на самых ранних этапах развития клетки разделяются на две основные группы. Из одной впоследствии формируются нейроны, обрабатывающие сигналы органов чувств, а из другой — клетки, связанные с двигательными функциями и взаимодействием различных областей мозга. При этом нейроны, участвующие в обработке чувствительной информации, достигают некоторых стадий развития раньше остальных.
Еще одним неожиданным открытием стало то, что будущие нейроны, обрабатывающие зрительные сигналы и информацию о прикосновениях, сначала проходят промежуточную стадию. В этот период по своим молекулярным особенностям они напоминают клетки, участвующие в более сложном обмене информацией между областями мозга. Только после этого они приобретают свойства, необходимые для выполнения своих окончательных функций.
Обнаружен ген, важный для развития зрительных нейронов
Чтобы проверить полученные результаты, исследователи использовали специальную генетическую маркировку клеток. Она позволила проследить, как исходные клетки делятся и какие нейроны из них образуются. Эксперимент подтвердил, что будущие клетки, отвечающие за обработку зрительной и осязательной информации, действительно проходят обнаруженную промежуточную стадию развития.
Кроме того, специалисты выявили важную роль гена Sp9 в формировании нейронов, участвующих в обработке зрительных сигналов. Этот ген отвечает за производство белка, который регулирует работу других генов и помогает клеткам приобретать необходимые свойства.
Чтобы проверить его значение, ученые уменьшили активность Sp9 во время развития эмбрионов мышей. Оказалось, что после этого будущие зрительные нейроны не могли правильно сформировать характерные для них свойства. Таким образом, исследователи подтвердили, что данный ген необходим для нормального развития определенной группы нервных клеток таламуса.
