脳は計り知れないほど複雑な器官であり、私たちはそれがどのようにして存在するようになるのかについてまだ表面をなぞっただけです。

に掲載された記事で 自然の神経科学 今日、スタンフォード大学主導の研究チームは、人間や他の動物の脳は実際には連携する2つの神経系で構成されており、それらは胎児の最も初期の瞬間に並行して発達し始めると発表した。

この研究は、さまざまな脳領域が前駆細胞として知られる別々の種類の胚細胞から生じることを示唆しています。

彼らは、ある種類の前駆細胞が前脳と中脳の発達につながる一方、別の種類の前駆細胞は全く異なる経路をたどって後脳を形成することを発見しました。

科学者らは、原腸形成として知られる非常に初期の胎生段階からマウスの脳が発達する様子を観察することで最初の発見を行った。

次に、ヒト多能性幹細胞も、受け取るシグナルに応じて、これらと同じ経路をたどることを確認しました。

科学初の試みとして、彼らはヒト幹細胞を刺激して後脳の運動ニューロンにし、これらの細胞に特有の電気的活動とタンパク質を生成させることに成功した。

前脳領域と中脳領域を作成する前駆細胞は、と呼ばれる遺伝子を使用して特定のタンパク質を生成します。 Otx2一方、後脳の細胞は、と呼ばれる遺伝子を発現します。 GBx2。

どちらのタイプの前駆細胞も、私たちの脳である完全な器官の基礎を形成しますが、それらの役割は互換性がありません。

DNA のパッケージング方法も根本的に異なり、クロマチンの「ランドスケープ」もまったく異なります。

これは、研究室で後脳を構成する細胞を増殖させる実験が失敗することが多い理由を説明できるかもしれない。実験では、前脳組織になるはずの間違った構成要素を使用している可能性がある。

「幹細胞生物学では、人々はニューロンのような最終的な細胞型を作り出すことに常に執着しています…しかし、胚発生の初期段階から始めることが重要です」と、同僚のキャロリン・ダンデスと論文の共同筆頭著者である発生生物学者のラヤン・ジョカイは言う。

「初期の段階で私たちが細心の注意を払ったことで、脳の発達におけるこの根本的な区分を見つけることができました」とジョカイ氏は付け加えた。

この研究要素により、脳幹に影響を及ぼし、私たちの体の最も基本的な機能に影響を与える疾患を調査する研究が加速する可能性があります。

この発見は医学研究への意味に加えて、動物の脳の進化の歴史について多くの疑問も投げかけた。

「私たちの研究は、進化が既存の2つの神経系を獲得し、それらを空間的に結び付けたことを示唆しています」と、研究を主催した研究室の発生生物学者カイル・ローは言う。

「脳を 1 つの器官として持つ方がおそらく効率的でしょうが、私たちは脳を 2 つの別々の部分として作るこの原始的な方法に依存しています。」

「私たちの発見には驚きました。なぜなら、『脳』という言葉は、おそらく単一の起源を持つ連続した器官を暗示しているからです」とジョカイ氏は言う。

「しかし、5億年前でさえ、これらの別々の神経システムが存在していましたが、現在ではそれらはほぼ1つとして機能しています。これは本当に素晴らしいことです。」

これらの主張には少し追加の文脈が必要です。ローとジョカイは、そもそも神経系が必ずしも 2 つの別個の器官であったことを意味するものではありません。

彼らが説明していることは、現代の動物の脳が原腸形成時にどのように発達するかに基づいた、ちょっとした進化論的推論です。

研究者らは、この複合脳システム（2種類の前駆細胞が協力して完全な器官を形成する）が現生マウス、マカクザル、ニワトリ、ゼブラフィッシュ、ドングリ虫の胚の原腸形成段階に存在することを発見した。

これらの動物はすべて、生命の進化の樹上で共通の祖先を共有しており、科学者らは、それらすべてが約 5 億 5,000 万年前にその特異なノードから分岐したと推定しています。

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この研究は、人間の脳を含む動物の脳が何億年もの間、この 2 つの部分からなるモデルに従い続けてきたことを示唆しています。

しかし、これまでの証拠では、これら 2 つの部分が実際に独立して進化したかどうかはわかりません。これは今後の研究の問題です。

この研究は、 自然の神経科学。