Источник фото: ScienceDaily
Учёные Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе изучили радиальную глию — особый вид стволовых клеток, участвующих в формировании мозга человека до рождения. Эти клетки создают значительную часть нейронов и вспомогательных клеток коры больших полушарий, которая отвечает за мышление, память и речь. Радиальная глия также может быть связана с необычно сильным развитием человеческой коры по сравнению с другими видами.
Две работы, опубликованные в журналах Cell и Science, показали, что на решения радиальной глии влияют обмен веществ и физические сигналы от других участков развивающегося мозга. Как сообщает ScienceDaily, эти механизмы помогают определить, какие типы клеток будут образованы в коре. Исследователи использовали донорские ткани человека, органоиды мозга из стволовых клеток и комбинированные модели тканей мозга.
В исследовании для Cell специалисты составили подробную карту обмена веществ в развивающейся коре. Выяснилось, что радиальная глия особенно зависит от пентозофосфатного пути — процесса переработки глюкозы, который обеспечивает быстро делящиеся клетки необходимыми веществами. При снижении доступности глюкозы или нарушении этого процесса стволовые клетки начинали чаще производить тормозные нейроны и другие клетки, обычно появляющиеся на более поздних этапах развития.
Вторая работа была посвящена сигналам таламуса — глубокой структуры мозга, участвующей в передаче информации по нервной системе. Учёные установили, что отростки нейронов таламуса достигают коры задолго до формирования окончательных связей с её нейронами. В этот период они непосредственно соприкасаются с радиальной глией и меняют её работу.
Такой контакт заставлял стволовые клетки создавать больше возбуждающих нейронов, которые передают основные сигналы в коре. Особенно заметным эффект оказался для нейронов верхних слоёв коры, значительно развитых у человека. Исследователи также связали этот механизм с геном NRXN1, мутации которого ранее ассоциировали с расстройствами аутистического спектра.
В моделях, созданных из клеток пациентов с мутацией NRXN1, сигналы таламуса отличались от сигналов здоровых клеток. Это меняло соотношение между числом стволовых клеток и образуемых ими нейронов. Авторы считают, что органоиды и другие лабораторные модели позволяют изучать ранние этапы развития человеческого мозга, которые невозможно полноценно исследовать на животных.