Mit demontat! Mamiferele nu au „creier reptilian”, dezvăluie un studiu evolutiv

Un nou studiu a infirmat fără echivoc ideea că mamiferele au „creier reptilian”. Aliata cercetătorilor în acest studiu a fost o reptilă numită agamă cu barbă.

Pe baza unui studiu care a examinat creierul agamelor cu barbă (Pogona vitticeps), șopârle mari din deșertul australian, oamenii de știință au demonstrat că creierul mamiferelor și cel al reptilelor au evoluat separat de la un strămoș comun. Descoperirea infirmă teoria „creierului triun”.

• De ce dormitul mai mult în weekend poate fi sănătos?
• De ce oamenii care sforăie nu se trezesc din cauza propriului zgomot?

Ideea că mamiferele au creier reptilian a apărut pentru prima dată și a devenit populară în anii 1960 și 1970, pe baza unor studii anatomice comparative. Unele părți din creierul mamiferelor, a observat neurologul Paul MacLean, erau foarte asemănătoare cu părți ale creierului reptilian. Acest lucru l-a condus la concluzia că creierul a evoluat în etape, după ce viața s-a mutat pe uscat.

Conform modelului lui MacLean, mai întâi a apărut creierul reptilian, definit drept ganglioni bazali. Apoi a apărut sistemul limbic (hipocampul, amigdala și hipotalamusul). În cele din urmă, neocortexul a apărut la primate.

Conform modelului creierului triun, fiecare dintre aceste secțiuni este responsabilă pentru diferite funcții; părțile mai bazale ale creierului, de exemplu, se presupune că erau mai preocupate de răspunsurile primare, cum ar fi instinctele de bază pentru supraviețuire.

Nu avem „creier reptilian”!

Însă neurocercetătorii au condamnat modelul timp de zeci de ani. Creierul pur și simplu nu funcționează așa, în secțiuni discrete, fiecare cu un rol separat. Regiunile creierului, oricât de distincte ar fi din punct de vedere anatomic, sunt extrem de interconectate, formând o „pânză” de rețele neuronale. Și odată cu apariția noilor tehnici, putem începe să înțelegem mai bine cum a evoluat creierul.

Într-un nou studiu, publicat în revista Science, o echipă de cercetători de la Institutul Max Planck pentru Cercetarea Creierului a apelat chiar la creierii de șopârlă pentru a investiga evoluția organului, publicându-și descoperirile într-o lucrare condusă de David Hain și Tatiana Gallego-Flores.

Comparând caracteristicile moleculare ale neuronilor la șopârlele și șoarecii moderni, cercetătorii au sperat să dezvăluie istoriile evolutive scrise în creierul reptilelor și al mamiferelor.

„Neuronii sunt cele mai diverse tipuri de celule din organism. Diversificarea lor evolutivă reflectă modificări ale proceselor de dezvoltare care îi produc și pot conduce la schimbări în circuitele neuronale cărora le aparțin”, spune neurologul Gilles Laurent, de la Institutul Max Planck pentru Cercetare a Creierului.

Evoluția creierului

În urmă cu aproximativ 320 de milioane de ani a fost un moment foarte important pentru evoluția vertebratelor și a creierului lor. Atunci au ieșit din apă pe uscat primele animale cu patru membre (tetrapode) și au început să se diversifice în familiile care în cele din urmă vor produce păsări și reptile, pe de o parte, și mamifere, pe de altă parte.

Există structuri în creier stabilite în timpul dezvoltării embrionare a tuturor tetrapodelor: o arhitectură ancestrală comună în regiunile subcorticale.

Dar deoarece comparațiile anatomice tradiționale ale regiunilor de dezvoltare ar putea să nu fie suficiente pentru a detalia pe deplin toate diferențele și asemănările dintre un creier de șopârlă și unul de mamifer, cercetătorii au adoptat o abordare diferită, scrie Science Alert.

Ei au secvențiat ARN (o moleculă mesager folosită ca șablon pentru a forma proteine) în celule individuale din creierul agamelor cu barbă pentru a determina transcriptoamele (întreaga gamă de molecule de ARN din celulă) prezente, generând astfel un atlas al tipurilor celulare din creierul șopârlei. Acest atlas a fost apoi comparat cu seturile de date existente despre creierul șoarecilor.

Creier de șopârlă versus creier de mamifer

„Am analizat peste 280.000 de celule din creierul de Pogona și am identificat 233 de tipuri distincte de neuroni”, spune Hain.

„Integrarea computațională a datelor noastre cu datele despre șoareci a arătat că acești neuroni pot fi grupați transcriptomic în familii comune, care probabil reprezintă tipuri de neuroni ancestrali”, continuă cercetătorul.

Cu alte cuvinte, a existat un set de bază de tipuri de neuroni cu transcriptoame similare pe care atât mamiferele, cât și reptilele le au în comun, chiar dacă au evoluat separat de peste 320 de milioane de ani.

Conexiuni

Dar acești neuroni nu sunt restricționați la o anumită regiune „reptiliană” a creierului. Cele mai multe regiuni ale creierului, a arătat analiza, au un amestec de tipuri ancestrale și mai noi de neuroni în ele, sugerând ideea că unele regiuni ale creierului sunt mai vechi decât altele.

Cercetătorii au descoperit că neuronii din talamus pot fi separați în două grupuri în funcție de conectivitatea lor cu alte regiuni ale creierului. Iar aceste regiuni de conectare sunt destul de diferite la mamifere față de reptile.

Echipa a descoperit că transcriptoamele se despărțeau într-un mod care se potrivea cu regiunile de conectare, sugerând că identitatea transcriptomică a unui neuron (citirea genetică completă a proteinelor de care ar putea avea nevoie) este rezultatul sau reflectă conectivitatea acestuia.

Abia acum începem să înțelegem cum a evoluat creierul!

„Din moment ce nu avem creieri de vertebrate antice, reconstruirea evoluției creierului în ultima jumătate de miliard de ani va necesita adunarea la un loc a unor date moleculare, de dezvoltare, anatomice și funcționale foarte complexe”, spune Laurent.

„Trăim vremuri foarte interesante, pentru că acest lucru devine posibil”, a încheiat Laurent.

Vă recomandăm să citiți și:

Cum apare imortalitatea? Genetica unei specii nemuritoare, descifrată de cercetători

Ce este rezistența cardiovasculară și cum ne ajută?

Boala Parkinson, mai ușor de diagnosticat cu inteligență artificială

Care sunt simptomele timpurii ale insuficienței cardiace?