Что отличает человеческий мозг от мозга всех других животных, включая даже наших ближайших родственников - приматов? В ходе анализа типов клеток в префронтальной коре четырех видов приматов исследователи из Йельского университета выявили видоспецифические - в частности, специфические для человека - особенности, о чем они сообщают 25 августа в журнале Science.
И они обнаружили, что то, что делает нас людьми, может также делать нас восприимчивыми к нервно-психическим заболеваниям.
В ходе исследования ученые изучали дорсолатеральную префронтальную кору (dlPFC) - область мозга, уникальную для приматов и необходимую для познания высшего порядка. Используя метод секвенирования РНК одной клетки, они профилировали уровни экспрессии генов в сотнях тысяч клеток, собранных из ДЛПФК взрослых людей, шимпанзе, макак и мартышек.
"Сегодня мы рассматриваем дорсолатеральную префронтальную кору как основной компонент человеческой идентичности, но до сих пор не знаем, что делает ее уникальной у людей и отличает нас от других видов приматов", - говорит Ненад Сестан, профессор нейронауки в Йеле, профессор сравнительной медицины, генетики и психиатрии, ведущий старший автор статьи. "Теперь у нас есть больше подсказок"
Чтобы ответить на этот вопрос, исследователи сначала спросили, есть ли типы клеток, уникально присутствующие у людей или других проанализированных видов нечеловеческих приматов. После группировки клеток с похожими профилями экспрессии они обнаружили 109 общих типов клеток приматов, но также и пять, которые не были общими для всех видов. К ним относятся тип микроглии, или специфических иммунных клеток мозга, который присутствует только у людей, и второй тип, общий только для людей и шимпанзе.
Специфический для человека тип микроглии существует на протяжении всего развития и зрелого возраста, обнаружили исследователи, предполагая, что эти клетки играют роль в поддержании жизнедеятельности мозга, а не в борьбе с болезнями.
"Мы, люди, живем в совершенно иной среде с уникальным образом жизни по сравнению с другими видами приматов; и клетки глии, включая микроглию, очень чувствительны к этим различиям", - сказал Сестан. "Тип микроглии, обнаруженный в человеческом мозге, может представлять собой иммунный ответ на окружающую среду".
Анализ экспрессии генов в микроглии выявил еще один специфический для человека сюрприз - наличие гена FOXP2. Это открытие вызвало большой интерес, поскольку варианты FOXP2 были связаны с вербальной диспраксией - состоянием, при котором пациенты испытывают трудности с формированием языка или речи. Другие исследования также показали, что FOXP2 связан с другими нервно-психическими заболеваниями, такими как аутизм, шизофрения и эпилепсия.
Сестан и его коллеги обнаружили, что этот ген проявляет специфическую для приматов экспрессию в подмножестве возбуждающих нейронов и специфическую для человека экспрессию в микроглии.
"FOXP2 интриговал многих ученых на протяжении десятилетий, но до сих пор мы не имели представления о том, что делает его уникальным у людей по сравнению с другими видами приматов, - говорит Шаоцзе Ма, постдокторант в лаборатории Сестана и соавтор исследования. Мы очень рады результатам исследования FOXP2, поскольку они открывают новые направления в изучении языка и болезней". результатами FOXP2, потому что они открывают новые направления в изучении языка и болезней».
Исследование финансировалось Национальным институтом здоровья и Национальным институтом психического здоровья. Среди других авторов - Марио Скарика, младший научный сотрудник по неврологии Йельской медицинской школы; Андре Соуза, доцент кафедры неврологии Университета Висконсин-Мэдисон; и Стивен М. Штриттматтер, профессор неврологии Винсент Коутс и профессор неврологии Йельского университета, заведующий кафедрой неврологии и директор Института неврологии Кавли.