Все Новости
01 декабря 2017 Конвертировать в Word Печать

В человеческом неокортексе есть редкий тип нейронов, отсутствующий у шимпанзе и горилл

Попытки понять, чем человеческий мозг отличается от обезьяньего, продолжаются уже полтора века, однако до сих пор найдено не так уж много серьезных отличий кроме размера. Сравнение полных транскриптомов 16 отделов мозга у людей, шимпанзе и макак выявило множество генов, активность которых заметно изменилась в человеческой эволюционной линии. Попутно выяснилось, что в человеческом неокортексе есть редкий тип дофаминовых нейронов, отсутствующий у шимпанзе и горилл, хотя у нашей более далекой родни — орангутанов и нечеловекообразных обезьян — такие нейроны в коре имеются. Полученные данные станут важным подспорьем в поисках причин человеческой уникальности. Хотя люди явно отличаются от других приматов по поведению и когнитивным способностям, вопрос о том, какими свойствами мозга обусловлены эти отличия, далек от разрешения. Понятно, что наш мозг крупнее, чем у других обезьян (рис. 1), и у нас больше нейронов в неокортексе. Но этого, скорее всего, недостаточно для объяснения уникальных черт нашего разума. Положительные корреляции, прослеживающиеся между размером мозга, числом нейронов и когнитивными способностями как у приматов, так и у других млекопитающих, не настолько просты и однозначны, чтобы сводить наши когнитивные особенности исключительно к массе мозга или количеству нейронов в коре.

Рис. 1. Мозг человека резко отличается от мозга других обезьян по размеру, но не по анатомии. Схема из статьи A. M. M. Sousa et al., 2017. Evolution of the Human Nervous System Function, Structure, and Development Уже более полутора веков — начиная с выхода в свет дарвиновского «Происхождения видов» — ученые пытаются найти в мозге человека хоть какие-то уникальные черты кроме размера. Поначалу этому вопросу придавали преувеличенное значение, так что дебаты протекали весьма бурно (см. Great Hippocampus Question). Противники Дарвина думали, что наличие в мозге человека анатомических деталей, отсутствующих у обезьян, доказало бы независимое сотворение видов и несостоятельность дарвиновской теории. Ричард Оуэн, один из самых авторитетных антидарвинистов, утверждал, что такой уникальной деталью является «малый гиппокамп» (hippocampus minor), ныне известный как «птичья шпора» (calcar avis) — выпуклость на медиальной стенке заднего рога бокового желудочка. Но дарвинистам удалось показать, что и «малый гиппокамп», и другие найденные Оуэном мозговые структуры, якобы уникальные для человека, у обезьян тоже имеются. Этот громкий диспут способствовал росту популярности дарвиновской теории, хотя сегодня нам уже нелегко понять логику тогдашних ученых, полагавших, что наличие или отсутствие пустяковой выпуклости на стенке мозгового желудочка может быть аргументом «за» или «против» эволюционного происхождения видов. У каждого вида есть какие-то уникальные черты, иначе его не считали бы отдельным видом. Впрочем, некоторые креационисты и по сей день считают, что в мозговых желудочках находится душа. За прошедшие полтора века между мозгом человека и шимпанзе так и не удалось найти серьезных анатомических различий. Даже специфические пропорции отделов человеческого неокортекса, по-видимому, не выходят за пределы характерной для приматов изменчивости. Правда, нашлись другие, более тонкие различия, затрагивающие структуру связей между отделами (например, между «речевыми» зонами коры), а также детали строения нейронов (например, пирамидальные нейроны коры у людей несколько крупнее и имеют более разветвленную систему дендритов с большим числом дендритных шипиков). Кроме того, в ряде исследований было показано, что у человека и других приматов различаются уровни экспрессии некоторых генов в мозге. Все эти различия, а также имеющиеся данные об их генетическом базисе и функциональной роли, рассмотрены в обзорной статье, опубликованной недавно в журнале Cell (A. M. M. Sousa et al., 2017. Evolution of the Human Nervous System Function, Structure, and Development). В последнем выпуске журнала Science большой международный коллектив биологов (в состав которого входят и авторы обзора в Cell) сообщил о результатах масштабного исследования транскриптомов 16 отделов мозга взрослых людей, шимпанзе и макаков резусов. Полученные данные позволили расширить и уточнить представления о том, как изменился мозг в человеческой эволюционной линии. Авторы измерили уровни экспрессии белок-кодирующих генов и некодирующих РНК в 247 образцах мозговой ткани шести людей, пяти шимпанзе и пяти макак. Образцы были взяты из гиппокампа, миндалевидного тела, полосатого тела, медиодорзального ядра таламуса, коры мозжечка и 11 отделов неокортекса. Оказалось, что уровни экспрессии достоверно различаются (хотя бы в одном отделе мозга у одной пары видов) у 25,9% матричных РНК (6866 из 26 514) и 40,6% микроРНК (603 из 1485). У человека экспрессия 11,9% мРНК и 13,6% микроРНК либо достоверно повышена, либо понижена по сравнению с обеими обезьянами хотя бы в одном отделе мозга. Сильнее всего человеческий профиль экспрессии отличается от обезьяньего в полосатом теле, таламусе, первичной зрительной и дорзолатеральной префронтальной коре (рис. 2). Специфичные для человека изменения экспрессии мРНК (белок-кодирующих генов) за редкими исключениями приурочены лишь к некоторым отделам мозга (а не ко всем сразу). Напротив, среди дифференциально экспрессирующихся микроРНК много таких, чья экспрессия у человека повышена или понижена во всех или многих отделах сразу. При этом генов микроРНК с глобально повышенной экспрессией у человека втрое больше, чем с пониженной (155 против 47). Рис. 2. Дифференциальная экспрессия генов в мозге человека (H), шимпанзе (С) и макака резуса (M). На верхнем рисунке размеры кружков отражают число белок-кодирующих генов с тем или иным уровнем экспрессии: H=C=M — нет достоверных различий между видами, H>C=M — у человека экспрессия выше, чем у шимпанзе и макаки, и т. д. На нижнем рисунке показаны примеры дифференциально экспрессирующихся генов; размеры кружков показывают, во сколько раз уровень экспрессии у человека выше (розовые и красные кружки) или ниже (голубые и синие), чем у шимпанзе и макаки; кружки с черным контуром соответствуют достоверным различиям. Отделы мозга: MFC — медиальная префронтальная кора, OFC — орбито-префронтальная кора, DFC — дорзолатеральная префронтальная кора, VFC — вентролатеральная префронтальная кора, M1C — первичная моторная кора, S1C — первичная соматосенсорная кора, IPC — задняя нижняя область теменной коры, A1C — первичная слуховая кора, STC — верхняя височная кора, ITC — нижняя височная кора, V1C — первичная зрительная кора, HIP — гиппокамп, AMY — миндалевидное тело, STR — полосатое тело, MD — медиодорзальное ядро таламуса, CBC — кора мозжечка. Рисунок из обсуждаемой статьи в Science Многие гены, экспрессия которых изменилась у людей по сравнению с шимпанзе и макаками, связаны с передачей сигналов при помощи нейромедиаторовацетилхолина, серотонина и дофамина. Например, в полосатом теле у человека понижена экспрессия трех из пяти типов дофаминовых рецепторов (DRD1, DRD2, DRD3). Эти медиаторы оказывают модулирующее (см. Neuromodulation) влияние на нейроны мозга и играют важную роль в обучении, рассудочной деятельности и эмоциональной регуляции поведения. Напротив, профили экспрессии генов, связанных с главными «рабочими лошадками» мозга — возбуждающим медиатором глутаматом и тормозным медиатором ГАМК — оказались сходными у трех видов. Нуклеотидные последовательности этих генов тоже отличаются высокой консервативностью у приматов. Особое внимание авторы уделили генам, связанным с биосинтезом дофамина: TH(тирозин-гидроксилаза) и DDC (дофа-декарбоксилаза). Экспрессия TH и DDC резко повышена у человека в полосатом теле по сравнению с шимпанзе и макакой (H>C=M). При этом в неокортексе у шимпанзе экспрессия TH ниже, чем у макаки и человека (C
Источник:  http://elementy.ru/ Автор Источник Регион: г. Москва Категория: Социосфера

Рейтинг: 0

1 2 3 4 5
Опубликовать в 'LiveJournal' Опубликовать в 'Twitter' Опубликовать в 'Facebook' Опубликовать в 'Одноклассники.ru' Опубликовать в 'Вконтакте.ru' Опубликовать в 'Мой мир'
Оставлять комментарии могут только зарегистрированные пользователи.