Ljudski mozak je tri puta veći od šimpanzinog i sferičniji od neandertalskog. Unutar lavirinta izbočina i žlebova, neuroni razgovaraju u različitim obrascima koji ljudima daju jedinstvene kognitivne sposobnosti.
Naučnici nisu u potpunosti dešifrovali te obrasce. Ali istraživači iz medicinskog centra UT Southvestern su odlučni da reše molekularnu misteriju onoga što nas čini ljudima.
U studiji objavljenoj u časopisu Priroda, uporedili su tipove moždanih ćelija i aktivnosti među ljudima, šimpanzama i rezus majmunima. Ljudski mozak je imao više neke vrste ćelije koja im može pomoći da se prilagode na osnovu novog iskustva i izleče od povreda. Određeni ljudski neuroni su takođe imali više gena koji utiču na razvoj jezika.
Genevieve Konopka, čija je laboratorija vodila studiju, dugo je istraživala molekularne mehanizme koji dovode do bolesti mozga. Razumevanje unutrašnjeg rada ljudskog mozga, rekla je ona, može pomoći istraživačima da razviju terapije za lečenje stanja poput Alchajmerove bolesti i šizofrenije.
Naš mozak nas izdvaja od drugih primata. Ljudi komuniciraju na jezicima koje šimpanze ne mogu da govore i osmišljavaju sisteme vladavine i religije koji ne postoje u životinjskom carstvu.
Iako su naučnici uporedili tipove ćelija i gene u mozgu ljudi i drugih primata, još uvek im nedostaje potpuno znanje o tome kako je ljudski mozak nastao tokom miliona godina evolucije.
Konopkino istraživanje o evoluciji mozga proizašlo je iz njenog proučavanja bolesti mozga. U 2019. uporedila je moždano tkivo kod ljudi sa i bez šizofrenije i pronašla razlike u ćelijama koje se zovu oligodendrociti. Ove ćelije deluju kao posada za podršku mozgu, proizvodeći izolaciju koja obavija neurone i pomaže im da brže šalju signale.
Konopka je takođe video razliku u oligodendrocitima između ljudskog mozga i mozga šimpanze. Shvatila je da bi ova ekipa za podršku mogla da igra važnu ulogu i u bolesti mozga i u evoluciji ljudskog mozga.
Konopka nije mogla da nastavi dalje istraživanje zbog tehnoloških ograničenja. Ali poslednjih godina istraživanja mozga su dobila podsticaj od jednoćelijske tehnologije, koja omogućava naučnicima da uhvate svaku ćeliju u komadu moždanog tkiva i ispitaju aktivnost različitih gena.
Koristeći ovu tehnologiju, Konopka se fokusirao na deo mozga koji se nalazi u onome što se zove zadnji cingularni korteks. Ovaj deo je upleten u šizofreniju i povezan je sa načinom na koji razmišljamo o sebi. Konopka je rekla da je njena laboratorija prva koja primenjuje jednoćelijsku tehnologiju u ovom delu mozga.
Njena laboratorija je uporedila količine oligodendrocita i aktivnost gena u moždanom tkivu čoveka, šimpanze i rezus majmuna. U drugom eksperimentu, uporedili su ljudsku DNK sa genetskim informacijama iz dve drevne ljudske populacije: neandertalaca i denisovana.
Konopka je mislila da će njena laboratorija pronaći više oligodendrocita u ljudskom moždanom tkivu u poređenju sa onim kod šimpanzi i rezus majmuna.
Umesto toga, otkrila je povećanje specifično za ljude i promene genske aktivnosti u preoligodendrocitima: moždanim ćelijama koje još nisu evoluirale da obavljaju svoje zrele funkcije.
Konopka je u početku mislio da je to greška. Ali nakon potvrde rezultata, rekla je, počelo je da ima smisla. Više pre-oligodendrocita može pomoći ljudskom mozgu da se prilagodi kao odgovor na promenu ili povredu, objasnila je ona. Imati više ovih ćelija može nam omogućiti da nastavimo sa učenjem u odraslom dobu.
Njena laboratorija je takođe otkrila da je gen nazvan FOKSP2, koji je povezan sa razvojem jezika kod ljudi, imao veću ekspresiju u dva tipa ljudskih neurona. Konopka je rekao da bi povećanje specifično za ljude moglo da doprinese jeziku ljudskih misli.
Laboratorija je takođe identifikovala stotine gena koji mogu da funkcionišu drugačije kod ljudi, neandertalaca i denisovana. Ove razlike bacaju svetlo na to kako je ljudski mozak evoluirao u poslednjih 300.000 do 500.000 godina, rekao je Konopka.
Konopkino istraživanje doprinosi ovoj oblasti tako što ne samo da istražuje koji geni postoje u različitim moždanim ćelijama, već i koliko su oni aktivni, kaže Doug Broadfield, vanredni profesor ćelijske biologije na Medicinskom fakultetu Univerziteta u Majamiju.
„Ono što je novo u vezi sa ovom studijom je da je… stvorilo novo polje evolucije mozga“, rekao je Broadfield, koji nije bio uključen u istraživanje, „gde umesto da se fokusiramo na strukturu mozga, sada možemo da pogledamo genetsku aktivnost mozga“.
Konopka se nada da će sledeće koristiti jednoćelijsku tehnologiju za ispitivanje moždanog tkiva ljudi sa moždanim poremećajima, uključujući šizofreniju.
„Samo smo hteli da postavimo sto, ako hoćete, za buduće studije koje se bave bolestima mozga“, rekla je ona.
