Celulele imune din creierul uman pot fi esențiale pentru orchestrarea dezvoltării organului în pântece, deoarece declanșează o creștere dramatică a unui tip important de celulă nervoasă, sugerează noi cercetări.
Estimările sugerează că aceste celule cheie, cunoscute sub numele de interneuroni inhibitori, constituie aproximativ 25% până la 50% dintre neuronii din cortexul adult, țesutul încrețit care acoperă suprafața creierului. De fapt, cortexul uman poartă mai mult decât dublul numărului de interneuroni așa cum face cortexul mouse -ului.
Aceste interneuronii releu semnale între alte celule ale creierului și ajută la menținerea semnalizării în control cu un mesager chimic numit GABA. Ca principal mesager „inhibitor” al creierului, GABA ajută la reducerea activității creierului, făcând neuronii mai puțin susceptibili de a trage, echilibrând astfel semnalele „excitatorii” care amplifică activitatea creierului. Diverse tulburări au fost legate de probleme cu interneuronii, inclusiv epilepsie, autism şi Schizofrenie.
Acum, într -un studiu publicat pe 6 august în Jurnal Naturăcercetătorii au descoperit o forță care determină interneuronii să se înmulțească în creierul uman în curs de dezvoltare – și spun că poate fi unic pentru speciile noastre.
„De aceea nu putem folosi modele tradiționale de animale”, co-autor de studiu Diankun Yua declarat pentru Live Science, un cercetător asistent în pediatrie la Universitatea din California, San Francisco (UCSF). Pentru a descoperi acest mecanism care se poate desfășura doar în creierul uman, cercetătorii au dezvoltat un organoid -O structură 3D în miniatură, cultivată din celulele stem, care imită o structură de dimensiuni complete găsite în corpul uman.
Înainte de studiul organoid, cercetările la animalele de laborator au sugerat o legătură între activarea sistemului imunitar matern în timpul sarcinii și un număr mai mic de interneuroni în cortexele urmașilor lor, în comparație cu urmașii care nu au avut o supărare imună. Acest tip de activare ar putea apărea ca răspuns la o infecție virală sau bacteriană, de exemplu. Autorii studiului au explorat acest lucru în Cercetări anterioare cu șoareci de laboratorîn care au identificat un jucător cheie în spatele legăturii: microglia, celulele imune rezidente ale creierului.
Înrudite: Într -un 1st, oamenii de știință combină AI cu un „minibrain” pentru a face computer hibrid
În ultimii cinci ani, oamenii de știință au început să recunoască modul în care sistemul imunitar și sistemul nervos se dezvoltă în paralel, coautor de studiu Dr. Xianhua Piaoa declarat pentru Live Science și neuroștiință de medic-medic-științific care este specializat în neonatologie și neuroștiință de dezvoltare la UCSF.
“Microglia reglează cu adevărat și reglementează dezvoltarea nervoasă”, a spus ea despre concluziile noului studiu. “Adăugă într -adevăr o nouă dimensiune cu privire la modul în care microglia își exercită funcția.”
Echipa Construit pe lucrările anterioare de la alte grupuri de cercetare să -și dezvolte organoidele, care semăna cu o structură cheie în creierul fetal din care apar mulți interneuroni cortici. Această structură este temporară, apărând în jurul celei de -a opta săptămână de sarcină la om și dispare la aproximativ opt luni de la naștere, a spus Piao. Cercetătorii au găsit o modalitate de a încorpora microglia în acest model, care nu mai fusese făcută până acum, a adăugat ea.
Echipa a constatat că microglia din organoidele lor au fost o sursă cheie de factor de creștere asemănător insulinei (IGF1) în minibrains în curs de dezvoltare și că substanța a ajutat la creșterea dramatică a interneuronilor observate în dezvoltarea timpurie.
Când echipa a testat ce se va întâmpla atunci când au oprit semnalizarea IGF1 în diverse moduri, au descoperit că a blocat creșterea rapidă a interneuronilor. Cu toate acestea, „Când am șters această genă în microglia în modelul de mouse, nu am văzut nicio schimbare”, a spus Piao. Acest lucru sugerează că acest lanț de evenimente lansat de IGF1 fabricat de microglia poate fi unic pentru oameni.
“Aceste descoperiri indică o adaptare evolutivă a funcției microgliale pentru a sprijini cererea crescută de interneuroni în cortexul uman”, au scris cercetătorii în raportul lor. Pe scurt, această constatare indică o caracteristică a evoluției umane care ar putea ajuta la explicarea abilităților noastre cognitive unice.
Acestea fiind spuse, organoidele nu sunt replici exacte ale creierului uman, așa că există o limită la ceea ce ne pot spune modelele 3D. „Până acum modelul este suficient de bun pentru mai ales etapa de proliferare, stadiul foarte timpuriu”, a spus Yu. În prezent, aceste organoide nu se descurcă la fel de bine cu etapele ulterioare ale dezvoltării creierului, a menționat el. De asemenea, nu captează activitatea la nivel de circuit în creier, a spus Piao, arătând doar activitate în structuri mai mici și izolate.
Lucrările viitoare ar putea ajuta la clarificarea în continuare a acestui rol necunoscut anterior al celulelor imune din creier, a spus ea.