کشف غافلگیرکننده: مغز انسان احتمالا حاصل ادغام دو سیستم عصبی قدیمی است
پژوهشی تازه نشان میدهد ریشهی مغز انسان ممکن است به دو سامانهی عصبی باستانی برگردد که صدها میلیون سال پیش در کنار هم قرار گرفتهاند.
پژوهشی تازه نشان میدهد ریشهی مغز انسان ممکن است به دو سامانهی عصبی باستانی برگردد که صدها میلیون سال پیش در کنار هم قرار گرفتهاند.
مغز انسان یکی از پیچیدهترین ساختارهای شناختهشده در طبیعت است که تواناییهایی مانند فکر کردن، یادگیری، صحبت کردن و تصمیمگیری را ممکن میکند. اما پژوهشی تازه نشان میدهد مغز شاید از ابتدا ساختار کاملاً یکپارچهای نبوده باشد؛ بلکه از کنار هم قرار گرفتن دو سامانهی عصبی قدیمی شکل گرفته که در طول صدها میلیون سال تکامل، به یک شبکهی هماهنگ تبدیل شدهاند.
پژوهشگران دانشگاه استنفورد در مطالعهای جدید نشان دادهاند بخشهای مختلف مغز از همان مراحل ابتدایی رشد جنین، مسیرهای جداگانهای را طی میکنند. این یافته میتواند توضیح دهد چرا مغز انسان همزمان بخشهایی بسیار پیچیده برای تفکر و آگاهی دارد و بخشهایی که وظایف حیاتی و خودکار بدن را کنترل میکنند.
دانشمندان دریافتند بخشهای جلویی و پشتی مغز از همان مراحل ابتدایی رشد جنین، از دو گروه متفاوت سلولی با مسیرهای جداگانه ساخته میشوند
برای درک چگونگی شکلگیری مغز، پژوهشگران مراحل اولیهی رشد جنین موشها را بررسی کردند . در این مرحله، سلولهای اولیهی عصبی هنوز مشخص نکردهاند که قرار است به کدام بخش از مغز تبدیل شوند. آنها متوجه شدند دو گروه متفاوت از سلولها، مسیرهای جداگانهای را دنبال میکنند.
گروه اول با فعال کردن ژنی به نام Otx2 به ساخت بخشهای جلویی مغز کمک میکند؛ قسمتهایی مانند پیشمغز و میانمغز که در انسان مسئول تواناییهایی مانند تفکر، حافظه، زبان، پردازش اطلاعات و تصمیمگیری هستند. گروه دوم ژن Gbx2 را فعال میکند و به شکلگیری پسمغز منجر میشود. این بخش بیشتر وظایف پایهای و ضروری بدن از جمله کنترل تنفس، ضربان قلب، بلع، تعادل و برخی حرکات غیرارادی را مدیریت میکند. این دو گروه سلولی از همان ابتدای رشد جنین مسیر متفاوتی دارند.
یافتهها با تاریخ تکامل مغز نیز هماهنگ است. دانشمندان مدتهاست میدانند مغز مهرهداران از چند بخش اصلی تشکیل شده که هرکدام وظایف متفاوتی دارند. در جانوران اولیهتر، این بخشها سادهتر بودند، اما در طول تکامل، این ساختارها پیچیدهتر شدند و در نهایت مغز پستانداران و انسان را به وجود آوردند.
پژوهشگران احتمال میدهند در گذشتههای بسیار دور، دو سامانهی عصبی متفاوت در کنار هم قرار گرفتهاند و بهجای اینکه یکی جایگزین دیگری شود، هر دو حفظ شدهاند. با گذشت میلیونها سال، این دو سامانه بیشتر با یکدیگر هماهنگ شدهاند تا مغز پیچیدهی امروزی را بسازند.
پژوهش حاضر فقط دربارهی تاریخ تکامل مغز نیست؛ بلکه میتواند برای پزشکی هم کاربرد داشته باشد.
دانشمندان سالها تلاش کردهاند سلولهای عصبی مختلف مغز را در آزمایشگاه با استفاده از سلولهای بنیادی تولید کنند. یکی از مشکلات این بود که ساخت برخی انواع نورونها، بهخصوص نورونهای مرتبط با بخش پشتی مغز، بسیار دشوار بود.
این یافته میتواند توضیح دهد چرا تولید برخی سلولهای عصبی مغز در آزمایشگاه تا امروز دشوار بوده است. دانشمندان پیشتر تصور میکردند همهی بخشهای مغز از یک مسیر رشد مشترک شکل میگیرند؛ بنابراین تلاش میکردند با یک روش مشابه، انواع مختلف سلولهای عصبی را تولید کنند. اما مشخص شد بخشهایی مانند پسمغز مسیر تکاملی و برنامهی رشد متفاوتی دارند و برای ساخت سلولهای آنها باید مسیر جداگانهای در نظر گرفت.
پس از شناسایی این تفاوت، پژوهشگران توانستند سلولهای عصبی مرتبط با پسمغز را از سلولهای بنیادی انسانی در محیط آزمایشگاه تولید کنند. این دستاورد میتواند ابزار دقیقتری برای مطالعهی بیماریهایی فراهم کند که نورونهای حرکتی را درگیر میکنند؛ بیماریهایی مانند ALS (اسکلروز جانبی آمیوتروفیک) و SMA (آتروفی عضلانی نخاعی) که در آنها این سلولهای عصبی بهتدریج آسیب میبینند و عملکرد عضلات مختل میشود.
پژوهشگران معتقدند مغز امروزی حاصل ادغام دو سیستم عصبی قدیمی است که طی صدها میلیون سال تکامل، به یک شبکهی هماهنگ تبدیل شدهاند
پژوهشگران برای بررسی این موضوع که آیا ساختار وصفشده فقط در انسان وجود دارد یا نه، آن را در چند گونهی دیگر نیز بررسی کردند. آنها نشانههایی مشابه در جانورانی مانند گورخرماهی، مرغ و برخی بیمهرگان دریایی پیدا کردند. برایناساس، تقسیم شدن مسیرهای رشد مغز احتمالاً بسیار قدیمی است و شاید ریشهی آن به بیش از ۵۵۰ میلیون سال پیش بازگردد.
یافتهها به این معنا نیست که مغز انسان واقعاً از دو مغز جداگانه تشکیل شده است. مغز امروزی شبکهای بههمپیوسته است که همهی بخشهای آن با هماهنگی یکدیگر کار میکنند. مطالعه جدید نشان میدهد که این شبکهی پیچیده احتمالاً از ادغام دو مسیر تکاملی قدیمی شکل گرفته است که در گذشته جدا از هم بودند، اما در طی میلیونها سال تکامل به شکلی هماهنگ در کنار یکدیگر فعالیت کردند. به زبان ساده، مغز انسان حاصل کنار هم قرار گرفتن دو بخش با تاریخچهی متفاوت است که در نهایت به یکی از پیچیدهترین ساختارهای زیستی تبدیل شدهاند.
پژوهش در ژورنال Nature Neuroscience منتشر شده است.