Внутренние процессы. Ученые выяснили, как стволовые клетки формируют человеческий мозг

Об этом пишет издание ScienceDaily .

Радиальная глия — это особый тип стволовых клеток, из которых в процессе развития образуется значительная часть нейронов и вспомогательных клеток коры головного мозга. Именно она участвует в формировании обширной и сложной коры, характерной для человека.

Два исследования, проведенные командой из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе, показали, что радиальная глия получает информацию как минимум из двух источников: от собственного метаболизма и от других участков развивающегося мозга.

В одном из исследований ученые создали карту метаболизма в тканях человеческого мозга на ранних этапах развития. Для этого они использовали донорские ткани и органоиды мозга, выращенные из стволовых клеток.

Выяснилось, что радиальная глия активно использует пентозофосфатный путь — процесс переработки глюкозы, обеспечивающий клетки веществами, необходимыми для быстрого деления.

Когда исследователи снижали доступное количество глюкозы или блокировали этот метаболический путь, стволовые клетки меняли свое поведение. Они начинали производить больше тормозных нейронов и других клеток, которые обычно появляются на более поздних этапах развития.

Иными словами, обмен веществ в клетке может не просто обеспечивать её энергией, но и влиять на решение о том, какой тип клетки из неё сформируется.

Другое исследование было посвящено таламусу — структуре в глубине мозга, участвующей в передаче сигналов между различными его участками.

Ученым давно было известно, что нейроны таламуса посылают в кору длинные отростки. Однако у людей эти отростки появляются в коре еще до того, как формируются окончательные связи между нейронами. Исследователи предположили, что раннее появление таких сигналов может выполнять иную функцию.

С помощью лабораторных моделей, созданных из стволовых клеток человека, они обнаружили, что отростки таламических нейронов физически контактируют с радиальной глией еще во время формирования мозга.

Этот контакт изменял поведение стволовых клеток. Они начинали производить больше возбуждающих нейронов — основных клеток, передающих сигналы в коре. Особенно заметным было влияние на нейроны верхних слоев коры, которые значительно более развиты в мозге человека.

Исследователи также изучили роль гена NRXN1, мутации которого ранее связывали с расстройствами аутистического спектра. Для этого они создали лабораторные модели из клеток пациентов с мутацией этого гена.

В таких моделях сигналы от таламуса отличались от сигналов в клетках без мутации. Это изменяло соотношение между стволовыми клетками и нейронами, которые они производили.

Обе работы показывают, что радиальная глия в процессе развития мозга не действует изолированно. На принимаемые ею решения влияют как внутренние процессы — в частности, метаболизм глюкозы, — так и физические контакты с другими клетками.

По словам исследователей, полученные результаты могут помочь в изучении влияния питания матери и нарушений обмена веществ на развитие мозга, а также способствовать лучшему пониманию механизмов некоторых нейроонтогенетических заболеваний и процессов, которые могут быть связаны с опухолями мозга.