Човешкият мозък е два отделни органа, установява изследване

В продължение на векове учените са смятали мозъка за единен орган. Но ново изследване разкрива, че това, което наричаме мозък, са два отделни органа, еволюирали независимо в продължение на стотици милиони години.

Откритието преобръща преобладаващия модел за развитието на мозъка. В продължение на десетилетия изследователите са се придържали към теорията, че една-единствена прогениторна клетка в ранен етап на развитие дава началото на целия мозък. Този модел предполага, че всички части на мозъка имат общ произход на развитие.

Новите открития показват, че човешкият мозък се състои от две древни нервни системи, обединени в едно - по-примитивна част, която регулира сърдечния ритъм, дишането и други функции, и друга, която ни прави хора, способни на поезия, математика и да изследваме собствения си произход.

Откритието може да помогне да се обясни защо учените десетилетия наред се борят да отглеждат определени видове мозъчни клетки в лаборатория - и отваря нови пътища за изучаване на ужасни заболявания, които засягат мозъчния ствол, като спинална мускулна атрофия (известна също като SMA) и амиотрофична латерална склероза (ALS или болест на Лу Гериг).

"За първи път показахме, че предната част на мозъка произлиза от напълно различна прогениторна клетка от задната част на мозъка", заявява Кайл Лох (Kyle Loh), доктор, доцент по биология на развитието. "Нашето откритие означава, че сега можем да отглеждаме неврони от задната част на мозъка, задния мозък, в петриева паничка и да изучаваме техните функции."

Констатациите са публикувани в Nature Neuroscience.

Два мозъка

Мозъкът на възрастния човек има три основни области: преден мозък, среден мозък и заден мозък. Предният мозък отговаря за мисленето на по-високо ниво - език, съзнание и абстрактно мислене. За разлика от него, задният мозък, разположен в задната част на черепа и често наричан мозъчен ствол, контролира основни, автоматични функции, които ни поддържат живи: дишане, сън и регулиране на сърдечния ритъм и апетита. Невроните на задния мозък контролират и мускулите на лицето, езика и гърлото, които влияят на говора и преглъщането.

Въпреки важното значение на задния мозък, учените се мъчат от десетилетия да генерират човешки неврони в лабораторни условия. Това възпрепятства изследванията на опустошителните заболявания, засягащи мозъчния ствол, включително спинална мускулна атрофия и амиотрофична латерална склероза.

Спиналната мускулна атрофия е водеща генетична причина за смърт при деца под 1-годишна възраст. Амиотрофичната латерална склероза, която често се диагностицира между 40 и 70-годишна възраст, засяга както предния, така и задния мозък. И при двете заболявания определени неврони в задния мозък постепенно спират да функционират и пациентът губи способността си да преглъща, което може да причини пневмония, когато храна или течност попаднат в белите дробове. В крайна сметка пациентите губят способността си да дишат.

Пробивът на изследователите идва от изучаването на най-ранните моменти от ембрионалното развитие, по време на етап, наречен гаструлация, когато се оформя тялото за първи път. Екипът открива, че задният мозък следва отделен път на развитие, протичащ успоредно на - а не разклоняващ се от - пътя, който създава предния и средния мозък.

Изследователите са установили това, като са проследили развиващите се миши ембриони. Те са идентифицирали две различни мозъчни прогениторни клетки. Едната, която експресира ген, наречен Otx2, е предопределена да се превърне в преден и среден мозък. Другата, която експресира ген, наречен Gbx2, е ангажирана с формирането на задния мозък. Те са показали, че тези две клетъчни популации никога не се припокриват - те са взаимно изключващи се от най-ранните етапи на развитие.

След това екипът изследва ДНК опаковката, или хроматина, в тези клетки. Хроматинът е начинът, по който клетките определят кои гени могат да бъдат лесно достъпни и кои са групирани далеч от обсега им. Това, което откриват, е поразително: предният неврален ектодерм (бъдещ преден мозък и среден мозък) и задният неврален ектодерм (бъдещ заден мозък) имат фундаментално различни конфигурации на хроматина. Тези разлики по същество заключват всяка прогениторна клетка в съответната ѝ съдба, подобно на пътешественици по паралелни пътища, които никога не се пресичат.

"Предишни опити за създаване на неврони в задния мозък вероятно са се опитвали да примамят прогениторните клетки на предния и средния мозък в клетки на задния мозък, което нашето проучване показва, че не е възможно", обяснява докторантът Райян Джохай (Rayyan Jokhai), съавтор на изследването.

Това разкритие обяснява десетилетия на разочарование в областта - учените са се опитвали да превърнат един тип прогениторни клетки в друг, в който те са фундаментално неспособни да се превърнат.

"В биологията на стволовите клетки хората винаги са фиксирани върху създаването на крайния клетъчен тип, като неврона. Но е важно да се започне от най-ранните етапи на ембрионалното развитие. Нашето внимание, насочено към този ранен момент, ни позволява да открием това фундаментално разделение в развитието на мозъка", коментира Джокхай

Отглеждане на неврони на задния мозък

Въоръжени с тези знания, изследователите за първи път успешно успяват да накарат човешки плурипотентни стволови клетки (вид клетка, която може да създаде всяка клетка в човешкото тяло) да се превърнат в функционални двигателни неврони на задния мозък в лабораторни условия. Тези лабораторно отгледани неврони показват всички отличителни белези на автентични клетки на задния мозък: Те показват вълни на електрическа активност, наречени акционни потенциали, и произвеждат протеини, които идентифицират сегментите на задния мозък, контролиращи лицевите и преглъщащите мускули.

Преглеждайки над 550 милиона години назад еволюционната история изследователите откриват същия двупрофилен мозъчен модел при птици, зебри и дори примитивните полухордови организми от клас "чревнодишащи", малки същества, живеещи на океанското дъно, които споделят далечен общ прародител с хората. Медузите, които са се отделили от хората преди около 600-700 милиона години, имат две нервни системи в различни краища на телата си.

"Нашите изследвания показват, че еволюцията е взела две съществуващи невронни системи и ги е смесила пространствено", обяснява Лох. "Мозъкът като един орган вероятно би бил по-ефективен, но ние разчитаме на този първичен начин да направим мозъка като две отделни части."

"Бях изненадан от нашите открития, защото думата "мозък" предполага един орган, който вероятно има един и същ произход", споделя Джохай. "Но дори преди 500 милиона години са съществували отделни невронни системи, които сега функционират почти като една, което е много интересно."

Изследването има значение и за изследването на леченията за спинална мускулна атрофия (SMA), амиотрофична латерална склероза (ALS) и други състояния, засягащи мозъчния ствол.

Досега изучаването на тези заболявания бе почти невъзможно, тъй като учените не могат да получат тъкан от мозъчния ствол от живи пациенти. Възможността за отглеждане на тези неврони в лабораторна чинийка открива нови възможности да се разбере какво не е наред в организма.

Има дори неочаквана връзка с лечението на затлъстяването: задният мозък съдържа вериги, които регулират глада - точно така действат лекарствата за отслабване като семаглутид.

Изследователите имат намерение да разширят проучванията си, за да определят произхода на развитието на гръбначния мозък и да научат точно как SMA и ALS компрометират функцията на невроните на задния мозък.

"Сега имаме модел, с който да разберем по-добре тези опустошителни заболявания и да работим върху регенеративни терапии за тях", съобщава Джохай. "Това е много вълнуваща нова граница в изследванията на мозъка."

Справка: Two parallel neural ectoderm progenitors contribute to the developing brain, Nature Neuroscience (2026). DOI: 10.1038/s41593-026-02433-7

Източник: Human brain has a split origin, new research suggests, Medical Xpress

Още по темата

14/08/2026

Човекът

Проучване сочи, че захарта, не само месото, е гориво за еволюцията на човешкия мозък

09/07/2026

Човекът

Митът за "гущеровия мозък" и истинското противоборство в нашия ум

08/07/2026

Човекът

По-голям мозък, по-малко лице: Човешката еволюция се развива по друг начин от смятаното досега

08/05/2026

Животът

Преосмисляне на камбрийския взрив: Преди черупките и крайниците, е имало мозък