Раскрыт секрет эволюции мозга человека

Развитая речь, сознание и высокие когнитивные способности, отличающие человека от животных, связаны с высшей нервной деятельностью. Методы генетического анализа нового поколения, такие как секвенирование ДНК и РНК одиночных клеток, позволяют специалистам изучать мозг на ином уровне. Крупный международный проект BRAIN Initiative, запущенный десять лет назад, включал часть исследования BICCN, завершившегося в 2021 году, и привел к созданию так называемого атласа клеток и нейронной схемы первичной моторной коры головного мозга мышей, обезьян и человека. С его помощью удалось выявить более 100 подтипов нервных клеток, организованных в иерархии. Соответствующее исследование опубликовано в журнале Nature.

В работе использовали анализ транскриптома и эпигенома, чтобы получить данные о генах. Этот метод позволяет собирать молекулярную, анатомическую и физиологическую информацию для одних и тех же клеток.

Сравнительный анализ выявил различия в количестве типов нейронов у мышей, обезьян и человека, связывая их с эволюционным развитием функций клеток мозга от примитивных млекопитающих к человеку.

Группа ученых из США и Канады решила отследить пути расхождения функций генов у человека и 4-х видов приматов. С использованием базы данных одноклеточного транскриптомного анализа нейронов BICCN они выявили 139 генов, экспрессия которых сильно выражена лишь в мозге человека и обладает уникальным профилем коэкспрессии. Эти гены были разделены между нейронами серого и белого вещества, а также играли главную роль в координации мозговой активности и обработке поступающей информации.

В атласе клеток средней височной извилины приматов представлено порядка 570 тысяч клеток. Эволюционная адаптация генов у людей к изменениям, возможно, привела к возникновению более высоких когнитивных функций в результате менее опасных мутаций.

Примерно четверть выявленных генов, по словам специалистов, связана с различными заболеваниями мозга. Авторы работы надеются, что проведенное исследование поможет разгадать природу некоторых сложных психических расстройств у человека.

Американские нейробиологи выяснили, что в человеческом мозге есть нервные клетки, которые отвечают за адаптацию и обработку нового опыта. Также было установлено, что в человеческих нейронах больше генов, влияющих на развитие речи.

Ученые обнаружили различия в олигодендроцитах мозга человека и шимпанзе, клетках, поддерживающих нейроны. У человека активность генов в этих клетках сохраняется и во взрослом возрасте. Ученые связывают это с обучаемостью человека на протяжении жизни.

Исследователи надеются, что их открытие поможет разработать новые методы лечения нейродегенеративных заболеваний: шизофрении, болезни Альцгеймера и других.

В еще одном эксперименте ученые сравнили ДНК нейронов современных людей, неандертальцев и денисовцев, выявив различия в генах и клеточных механизмах, регулирующих экспрессию генов. Особое внимание было уделено нейронам задней поясной извилины, которая отвечает за мыслительную активность, когда человек бодрствует.

Специалисты установили, что усиление когнитивных способностей человека связано с эволюционным расширением функций коры головного мозга, а также повышением клеточного разнообразия.

Ранее британские ученые предложили людям меньше дышать, чтобы сохранить Землю.