Недавнее исследование Хельсинкского университета показывает, как механизмы контроля генов определяют идентичность развивающихся нейронов в стволе мозга. Исследователи также показали, что нарушение дифференцировки нейронов ствола мозга приводит к поведенческим аномалиям, включая гиперактивность и дефицит внимания.
Мозг млекопитающих большой, но состояние его активности контролируется гораздо меньшим количеством нейронов. Многие из них расположены в стволе мозга, эволюционно консервативной части мозга, которая контролирует настроение, мотивацию и двигательную активность. Каковы нейроны ствола мозга? Как они развиваются в эмбриональном мозге? Как дефекты их развития отражаются на мозговой деятельности и поведении?
Исследовательская группа, возглавляемая профессором Юха Партаненом с факультета биологических и экологических наук Хельсинкского университета, решила эти вопросы, изучая регуляцию генов в стволе мозга эмбриона.
Фенотип нейрона в значительной степени определяется уже на ранней стадии эмбриона. Мы показали, как определенные селекторные гены, которые экспрессируются вскоре после начала дифференцировки нейронов и контролируют активность других генов, специфичных для нейронов, определяют идентичность развивающегося нейрона.
Последние несколько лет предоставили нам очень мощные инструменты для изучения экспрессии генов в отдельных клетках. Анализируя генные продукты в эмбриональных клетках головного мозга, мы теперь можем проследить пути дифференцировки нейронов и изучить, что именно происходит, когда развивающиеся клетки выбирают разные пути – например, превращаясь в нейрон, тормозящий или активирующий свою мишень. Пути дифференцировки разветвляются, чтобы произвести удивительное нейронное разнообразие, на котором основана функция мозга. Согласно идентичности, основанной на экспрессии генов, незрелые нейроны находят свое местоположение в головном мозге и устанавливают контакты с другими компонентами нейронной схемы.
Что делать, если указатели экспрессии генов указывают в неправильном направлении, а развивающиеся нейроны ошибочно направляются? В стволе мозга это имеет серьезные последствия как для функции мозга, так и для его поведения.
В такой ситуации, "Мы изучали мышей с дисбалансом дифференцировки нейронов, активирующих или подавляющих дофаминергическую и серотонинергическую системы нейротрансмиттеров. Эти мыши гиперактивны и импульсивны, у них есть изменения в восприятии вознаграждения и обучении. Их гиперактивность можно уменьшить с помощью лекарств, используемых для лечения дефицита внимания и гиперактивности человека," как поясняет Партанен.
В целом Партанен указывает, что, "Несмотря на активные исследования, основы развития многих поведенческих расстройств человека все еще плохо изучены. Мы пока не знаем, вовлечены ли человеческие аналоги исследованных нами нейронов в эти нарушения. Тем не менее, с точки зрения регуляции поведения эта конкретная группа нейронов очень важна, и о них еще предстоит многое узнать."