Обнаружен тип нейронов, который есть только у приматов

Биологи обнаружили тип нервных клеток, который есть только у приматов, в том числе людей. Открытие может пролить новый свет на происхождение разума. Также оно может помочь в создании и испытании лекарств от психических заболеваний.

Достижение описано в научной статье, опубликованной в журнале Nature.

Клетки головного мозга очень разнообразны. Так, в мозге человека нейробиологи насчитывают десятки типов нейронов, различающихся тонкими деталями строения.

Ещё большее разнообразие открывается исследователям, когда они классифицируют нейроны по тому, какие гены в них работают (экспрессируются), а какие «молчат». Как говорят специалисты, это классификация нейронов по профилю экспрессии генов.

Например, не так давно биологи исследовали 24 тысячи клеток из двух участков мозга мыши. Оказалось, что они делятся на 133 типа. То есть из этих 24 тысяч нейронов было в среднем лишь по 180 каждого типа. А ведь всего в мозге мыши порядка ста миллионов нейронов, а у человека – в тысячи раз больше. Кто же знает, сколько разновидностей нервных клеток в мозге на самом деле?

Чтобы узнать это, можно было бы попробовать классифицировать все нервные клетки мозга по профилю экспрессии генов. Но эта задача пока не по силам науке. Впрочем, биологи регулярно устраивают менее масштабные «переписи» и обычно находят что-то интересное.

Отдельный нейрон в коре головного мозга игрунки и его отростки (выделен зелёным).
Иллюстрация Kirsten Levandowski, Heather Zaniewski.

На сей раз учёные сосредоточились на большом и важном классе нейронов – так называемых интернейронах.

Авторы новой работы изучили в общей сложности почти 189 тысяч отдельных интернейронов, взятых у млекопитающих пяти видов. Три из них (человек разумный, макака-резус и игрунка обыкновенная) являются приматами. Ещё два – это домашний хорёк и домовая мышь.

Исследователи секвенировали («прочитали») РНК одиночных клеток. Это позволило выяснить, какие гены в нейроне функционируют, а какие бездействуют. Ведь работа генов заключается в том, чтобы стать примером для синтеза молекул РНК. А уж последние служат образцами для синтеза белков, управляющих всей деятельностью клетки.

Отметим, что нужные нейроны были извлечены из коры, гиппокампа и полосатого тела мозга человека и животных.

Полосатое тело – это весьма древняя область мозга, которая появилась у позвоночных ещё до того, как они вышли на сушу. Тем удивительнее, что именно там исследователи открыли новый тип нейронов, который встречается только у приматов. Причём эти клетки составляют треть (!) всех интернейронов полосатого тела приматов, в том числе человека.

Это удивительный результат. Мозг человека отличается от мозга других млекопитающих прежде всего огромными размерами коры. И кора действительно играет определяющую роль в функциях, делающих нас людьми: мышлении, речи и так далее. Казалось бы, и на клеточном уровне самые радикальные отличия мы должны были найти именно там. Но вместо этого исследователи обнаружили различия в эволюционно древнем полосатом теле.

Известно, что эта область мозга играет важнейшую роль в генерации чувства удовольствия. Кроме того, она участвует в управлении целенаправленными движениями и многих других процессах. Пока трудно сказать, какую функцию во всём этом выполняют нейроны нового типа. Но несомненно, что учёные получили ещё один интригующий кусочек пазла под названием «Что значит быть человеком».

Повод задуматься есть и у медиков.

«Дисфункции интернейронов тесно связаны с несколькими расстройствами работы мозга, включая расстройства аутистического спектра и шизофрению», – утверждает соавтор статьи Гопин Фэн (Guoping Feng).

Более того, некоторые исследования показывают, что важную роль в возникновении шизофрении играет именно полосатое тело.

Вспомним, что обычным объектом экспериментов при создании и испытании лекарств являются мыши. Но теперь выяснилось, что каждый третий интернейрон полосатого тела человека принадлежит к типу, который у грызунов не встречается. Так не стоит ли разработчикам препаратов пересмотреть свои подходы?