Buňky, které stavěly váš mozek

Představte si, že byste dostali za úkol postavit celou továrnu. A neměli byste k dispozici žádné plány, žádné instrukce. Jen základní materiál a příkaz: "Nějak to vymysli." Přesně tohle musely zvládnout buňky, ze kterých se jednoho dne stal váš mozek.

Už v děloze, ještě předtím, než jste se vůbec narodili, začal v vaší hlavě probíhat jeden z nejúžasnějších stavebních projektů, jaké kdy existovaly. Až donedávna jsme jen tušili, že něco takového probíhá. Teď se nám ale podařilo nahlédnout pod pokličku – a co jsme našli, je naprostá věda.

Tým z UCLA se ponořil do tajů raného vývoje mozku a odhalil fascinující detaily o tom, jak se z několika málo buněk stane 86 miliard neuronů.

Hvězdy, o kterých jste nikdy neslyšeli

Radial glia – tak se jmenují buňky, bez kterých by váš mozek neexistoval. A přesto o nich skoro nikdo neví.

Tyhle buňky jsou doslova architekty raného mozku. Rozhodují o tom, jaké nervové buňky vzniknou, kolik jich bude a kam přesně zamíří. Postupně vytvářejí mozkovou kůru – tu vrásčitou vrstvu, která za vás přemýšlí, mluví a dělá vás tím, kým jste.

Dr. Aparna Bhaduri z UCLA je nazývá "nejúžasnějšími buňkami, které kdy existovaly." A není to nadsázka. Právě tyto buňky stojí za tím, proč máme tolik povrchové plochy mozkové kůry ve srovnání s jinými druhy. Vyrábějí víc těch "svrchních" neuronů, které nám dávají výpočetní kapacitu navíc.

Tady to ale začíná být opravdu zajímavé. Radial glia většinou zmizí ještě před narozením. Dokončí stavbu a jednoduše se vytratí. Jako byste po dokončení domu rozpustili celou stavební firmu.

A teď ta bizarní část – podobné buňky se občas znovu objeví. Později v životě. Konkrétně v mozkových nádorech. Vědci stále přesně nevědí proč. A právě proto jsou tyto buňky tak fascinující.

Metabolismus jako stavbyvedoucí

V prvním výzkumu přišel tým na něco, co je překvapilo samotné. Metabolismus – tedy způsob, jakým buňky zpracovávají energii – není jen pasivní motor. On aktivně řídí, jaké typy buněk se vyrábějí.

Běžně si metabolismus představujeme jako pozadí, které udržuje věci v chodu. Vaše buňky přijímají živiny, convertují je na energii a hotovo. Žádná velká show.

Jenže ouha. Ukázalo se, že metabolismus je spíš jako stavbyvedoucí na staveništi. Rozhoduje o tom, co se bude stavět a kdy.

Výzkumníci vytvořili takzvaný "metabolický atlas" vyvíjející se lidské mozkové kůry – podrobnou mapu toho, jak různé buňky zpracovávají živiny v různých fázích vývoje. Zjistili, že radial glia silně spoléhají na takzvanou pentózofosfátovou dráhu. Pro rychle se dělící buňky je to taková speciální dodávka stavebního materiálu.

Když vědci zasáhli do tohoto metabolického systému nebo omezili dostupnou glukózu, stalo se něco pozoruhodného. Kmenové buňky úplně změnily svůj výrobní plán. Začaly vyrábět víc inhibičních neuronů a dalších typů buněk, které by normálně přišly na řadu až mnohem později.

Je to jako kdyby automobilek najednou přestala vyrábět SUV a začala dělat motorky, protože dodavatel změnil specifický šroubek. Prostředí buňky přímo ovlivňuje, co se rozhodne postavit.

A tady přichází ta skutečně důležitá otázka: Co když výživa matky během těhotenství, metabolické poruchy a další vlivy prostředí přímo formují vývoj mozku? Nejen tak nějak obecně, ale na úrovni konkrétních metabolických rozhodnutí v každé jedné buňce?

Tajný signál z hlubin mozku

Ale metabolismus není jediná věc, na kterou radial glia reagují. Ve druhé studii tým objevil signál přicházející z úplně nečekaného směru – z talamu.

Talamus je takový malý útvar schovaný hluboko v mozku. Působí jako rozhlasová stanice, která přeposílá informace mezi různými částmi nervové soustavy. Vědci věděli, že talamické neurony vysílají dlouhé výběžky směrem k mozkové kůře. Postupně vytvářejí spojení, díky kterým spolu jednotlivé oblasti mozku komunikují.

Tady je ta záhada: u lidí tyto výběžky dorazí do kůry mnohem dřív, než se jejich konečná spojení vůbec vytvoří. Opravdu brzy. Což logicky vede k otázce – proč tam jsou tak brzy, když ještě nepracují?

Pomocí lidských kmenových buněk vypěstovaných v laboratoři (takzvané "assembloidy" – mini-mozky, jak úžasné je, že něco takového vůbec existuje?) výzkumníci našli část odpovědi. Talamické výběžky nečekají pasivně. Fyzicky se dotýkají radial glia, zatímco se mozek teprve staví.

A ten kontakt mění úplně všechno.

Když se výběžky dotknou kmenových buněk, spustí se produkce excitačních neuronů – těch pracantů, kteří přenášejí signály v mozkové kůře. Efekt byl obzvlášť silný u těch svrchních neuronů, kterých máme tolik víc než jiné druhy.

"Tušili jsme, že tyto projekce ovlivňují vývoj kůry," vysvětluje Dr. Bhaduri. "Co jsme ale konkrétně objevili, je fyzické propojení mezi výběžky a radial glia. Spojení, které prostě nikdo předtím neidentifikoval. A které pravděpodobně neexistuje u hlodavců."

Nechte to na moment uležet. Jsou tu fyzická spojení mezi oblastmi mozku, která pomáhají řídit jeho vývoj, a tato spojení mohou být unikátní pro člověka. Možná právě tohle je součástí toho, co dělá lidský mozek jiným než mozek myši.

Proč by nám to mělo být jedno

Takže – proč o tom vůbec mluvíme?

Radial glia stojí v centru spousty neurovývojových poruch, neuropsychiatrických onemocnění a nádorů. Když pochopíme, jak dělají svá rozhodnutí – jejich metabolické signály, fyzická propojení, načasování – budeme o krok blíž k pochopení toho, co se pokazí, když se něco pokazí.

Výzkum ale taky otevírá fascinující otázky o tom, co dělá lidský mozek speciálním. Nemluvíme o drobných variantách stejného plánu. Zdá se, že lidé mají unikátní vývojové mechanismy – fyzická propojení a metabolické dráhy, které u jiných druhů možná neexistují stejným způsobem.

Každá jedna buňka ve vaší hlavě musela být vyrobena těmito malinkými stavebními četami, které se rozhodovaly nekonečněkrát – co postavit, kam to dát, kolik toho udělat. A teď začínáme rozpoznávat instrukce, které následovaly.

Já osobně nad tím而入，不能相信。

Co vy? Myslím, že si to zaslouží chvilku úžasu.

Zdroj: ScienceDaily