Cum se construiește un creier uman: secretele celulelor care ne modelează mintea

Gândește-te la asta: chiar acum, în interiorul capului tău, aproximativ 86 de miliarde de neuroni lucrează neîncetat, creând gândurile, amintirile și fiecare experiență pe care ai avut-o vreodată. Partea care mă uluiește cu adevărat? Undeva, înainte să te naști, câteva celule au trebuit să învețe cum să construiască acest întreg sistem de la zero. Fără manual de instrucțiuni. Fără plan. Doar celule care iau decizii.

Cercetătorii de la UCLA au început să descifreze exact acest mister. Ce au descoperit este absolut fascinant.

Celulele de care n-ai auzit niciodată

Radial glia. Iată numele lor. Și sincer, merită mai multă atenție.

Aceste celule sunt arhitecții creierului timpuriu. Ele produc neuronii și celulele de suport care formează cortexul cerebral – stratul exterior încrețit responsabil pentru tot: rațiune, limbaj, personalitate.

„Sunt cele mai cool celule care au existat vreodată," spune Dr. Aparna Bhaduri de la UCLA. Și are dreptate. Radial glia creează structurile cerebrale care ne fac pe noi oameni. Ele produc mult mai mulți neuroni din straturile superioare, exact cei care ne dau suprafața corticală impresionantă comparativ cu alte specii.

Dar iată ce mi se pare cu adevărat ciudat: radial glia dispar înainte de naștere. Par un一团 de constructori care termină clădirea și apoi dispar. Exceptând că – și aici devine înfiorător – celule foarte asemănătoare reapar mai târziu în viață, în cancerele cerebrale. Oamenii de știință nu înțeleg încă de ce se întâmplă asta. Și tocmai de aceea sunt și mai interesante.

Metabolismul, șeful de șantier

Într-un prim studiu revoluționar, echipa Dr. Bhaduri a descoperit ceva ce i-a surprins chiar și pe cercetători: metabolismul nu se limitează să alimenteze dezvoltarea creierului. Îl și dirijează activ.

Gândește-te la metabolism ca la sistemul de procesare a energiei al celulelor. În mod normal, ni-l imaginăm ca pe o treabă de fond – celulele iau nutrienți și îi transformă în energie. Dar acest studiu, publicat în Cell, arată că metabolismul seamănă mai degrabă cu un șef de șantier care ia decizii despre ce se construiește.

Echipa a creat un „atlas metabolic" al cortexului uman în dezvoltare – o hartă detaliată care arată cum procesează diferite celule nutrienții în diverse etape. Au descoperit că radial glia se bazează intens pe o cale metabolică numită calea pentozelor fosfat. Ajută celulele care se divid rapid să obțină materialele necesare.

Când cercetătorii au interferat cu această cale sau au redus glucoza disponibilă, s-a întâmplat ceva remarcabil: celulele stem și-au schimbat complet planurile de producție. Au început să genereze mai mulți neuroni inhibitori și alte tipuri de celule care în mod normal nu ar fi apărut decât mult mai târziu în dezvoltare.

E ca și cum o fabrică de berline ar fi început brusc să producă mașini sport pentru că un furnizor a schimbat un anumit tip de șurub. Mediul celulei a modelat direct ce a construit.

Această descoperire are implicații uriașe. Sugerează că nutriția maternă, tulburările metabolice și alți factori de mediu ar putea influența direct dezvoltarea creierului bebelușului – nu doar prin efecte generale asupra sănătății, ci prin aceste conversații metabolice specifice la nivel celular.

Semnalul timpuriu din creier

Dar metabolismul nu e singurul la care ascultă radial glia. Într-al doilea studiu, publicat în Science, echipa UCLA a descoperit ceva la fel de fascinant, venit dintr-o direcție neașteptată: semnale de la talamus.

Talamusul e o structură mică, îngropată adânc în creier, care funcționează ca o stație de releu. Știam deja că neuronii talamici trimit proiecții lungi spre cortex, formând eventual conexiunile care permit diferitelor regiuni cerebrale să comunice.

Iată misterul: la oameni, aceste proiecții ajung la cortex mult înainte să fie stabilite conexiunile finale. Foarte devreme în dezvoltare. Întrebarea evidentă: de ce ar ajunge atât de devreme dacă nu se conectează imediat?

Folosing ceea ce numesc „assembloizi" – mini-creiere crescute în laborator, cât de cool e asta? – cercetătorii au găsit un răspuns parțial. Acele proiecții talamice nu așteaptă pasiv. Ele ating fizic radial glia în timp ce creierul e încă în construcție.

Și contactul schimbă totul.

Când proiecțiile ating celulele stem, le declanșează producția de mai mulți neuroni excitatori – caii de bătaie care poartă semnalele în cortex. Efectul a fost deosebit de puternic pentru neuronii din straturile superioare, exact cei mult mai numeroși la oameni decât la alte specii.

„Știam că aceste proiecții influențează cum se dezvoltă cortexul," a explicat Dr. Bhaduri. „Ce am găsit specific este că această influență vine printr-o conexiune fizică reală între proiecții și radial glia – un punct de contact care nu fusese identificat până acum și care cel mai probabil nu există la rozătoare."

Lasă informația asta să se așeze. Există conexiuni fizice între regiuni cerebrale care ajută la direcționarea dezvoltării, și aceste conexiuni ar putea fi unice pentru noi. Ar putea fi literalmente parte din ce face dezvoltarea creierului uman diferită de cea a unui șoarece.

De ce contează toate astea

Pentru început, radial glia stau în centrul multor tulburări de neurodezvoltare, afecțiuni neuropsihiatrice și cancere. Să înțelegem cum iau decizii – conversațiile lor metabolice, conexiunile lor fizice, timingul lor – e unul dintre primii pași spre a înțelege ce merge prost când ceva merge prost.

Cercetarea deschide și întrebări fascinante despre ce face creierul uman special. Nu vorbim despre variații minore în același plan de bază. Se pare că oamenii au mecanisme de dezvoltare unice – conexiuni fizice și căi metabolice care probabil nu există în alte specii în același mod.

Fiecare celulă cerebrală din capul tău a trebuit să fie creată de aceste mici echipe de constructori care au luat nenumărate decizii despre ce să construiască și unde. Și acum începem să înțelegem manualul de instrucțiuni pe care l-au urmat.

Nu știu tu cum ești, dar eu zic că merită un moment de uimire.

Sursă: ScienceDaily