Ученые давно пытались разгадать молекулярные загадки, которые делают человеческий мозг особенным: какие процессы двигали его эволюцию на протяжении тысячелетий? Какие гены важны для когнитивного развития?
Новое исследование дает понимание этого вопроса, демонстрируя, что ген, контролирующий наши биологические часы, также играет жизненно важную роль в регулировании специфичных для человека генов, важных для эволюции мозга. Выводы Института мозга О’Доннелла открывают новые возможности для исследования того, как белки CLOCK, продуцируемые геном CLOCK, влияют на функцию мозга и процессы, с помощью которых нейроны находят свое надлежащее место в головном мозге.
"Люди искали гены, важные для эволюции мозга, в контексте нашего более крупного, сложенного мозга," сказал доктор. Женевьева Конопка, нейробиолог Питера О’Доннелла-младшего из UT Southwestern. Институт мозга. "Теперь у нас есть доказательства того, что ЧАСЫ регулируют многие гены вне циркадных ритмов, поэтому мы можем поместить их в качестве ключевой точки в иерархии важных молекулярных путей развития и эволюции человеческого мозга."
Человеческий мозг заметно больше, чем мозг нашего ближайшего родственника, шимпанзе. Но поскольку сам по себе размер не учитывает когнитивные способности – у млекопитающих, таких как киты и дельфины, мозг больше, – ученые пытались понять, что делает человеческий мозг умнее.
Доктор. Исследования Конопки были сосредоточены на неокортексе, области мозга с характерными складками, которая связана со зрением и слухом и считается самой недавно развившейся частью коры. В 2012 году ее лаборатория опубликовала исследование, в котором было обнаружено, что экспрессия CLOCK в неокортексе человека повышена по сравнению с мозгом других приматов. Полученные данные вызвали дополнительные вопросы о том, что эти белки биологических часов делают в нервной области, которая традиционно не считается центром функции циркадного ритма.
Новое исследование, опубликованное в Genes & Разработка предлагает несколько ответов:
Полученные данные предполагают, что можно гораздо больше узнать о различных функциях, контролируемых ЧАСАМИ, обнаруженными в 1997 году доктором Юго-Западного университета Юго-Западного Университета. Джозеф С. Такахаши. Его новаторское открытие расширило результаты исследований плодовых мух, получивших Нобелевскую премию, показав, что биологические часы существуют у млекопитающих. Многочисленные исследования с момента доктора. Открытие Такахаши предполагает связь между функцией ЧАСОВ и проблемами со здоровьем, такими как рак, когнитивные расстройства и депрессия.
Доктор. Исследование Конопки, в котором использовались посмертные ткани мозга и человеческие нейроны в культуре, является первым, в котором изучается роль ЧАСОВ в неокортексе человека.
"Новая функция гена CLOCK в головном мозге, не связанная напрямую с циркадными ритмами, является неожиданной, и его возможная роль в эволюции неокортекса человека очень интересна," сказал доктор. Такахаши, автор-корреспондент нового исследования, председатель отдела нейробиологии Юго-Западного штата Юта, исследователь Медицинского института Говарда Хьюза и обладатель сертификата Loyd B. Выдающееся кресло Sands в области неврологии.
Лаборатория Конопки будет стремиться расширить результаты, изучая органоиды мозга – по сути, миниатюрный человеческий мозг, выращенный в чашке, – чтобы понять конкретные цели, которые регулирует ЧАСЫ.
Команда будет управлять ЧАСАМИ в этих тканях и задокументировать изменения их функций, такие как дефекты миграции нейронов или развитие других типов клеток. Доктор. В исследованиях Конопки также будут задействованы "гуманизированные мыши," которые получили усиление ЧАСОВ в их неокортексе. Лаборатория будет отслеживать различные изменения в развитии и поведении мозга.
"Мы так многого не знаем о развитии и эволюции человеческого мозга," сказал доктор. Конопка, доцент нейробиологии и научный сотрудник Джона Хайтена в области исследований аутизма. "Мы собираем больше кусочков пазла, чтобы понять, какие гены связаны с другими."