Учените са открили доказателства за тези две независими системи при бозайници, птици, риби и дори при по-древни животински групи.

В продължение на векове науката е разглеждала човешкия мозък като единен, интегрален орган. Едно новаторско проучване обаче оспорва тази традиционна догма. Оказва се, че структурата, която обикновено наричаме мозък, всъщност се състои от два напълно различни органа. Те са еволюирали независимо в продължение на стотици милиони години. Нови данни, публикувани в престижното научно списание Nature Neuroscience, доказват, че нашият мозък е конгломерат от две древни нервни системи, обединени в едно „тяло“.

Това откритие оспорва десетилетния преобладаващ модел за развитие на централната нервна система. Преди това изследователите са вярвали, че целият мозък произхожда от една единствена клетка-предшественик по време на най-ранните етапи на ембриогенезата. Едната, по-примитивна част, е отговорна за основните жизнени функции: сърдечен ритъм, дишане и сън. Втората е това, което ни прави хора, давайки ни способността да пишем поезия, да решаваме математически задачи и да размишляваме върху собствения си произход.

Авторите на изследването успяват да идентифицират фундаментално разделяне, изучавайки миши ембриони на етапа на гаструлация, когато тялото тепърва започва да се формира.

Учените откриват две изолирани групи прогениторни клетки, които се развиват паралелно, а не се разклоняват една от друга.

Първата група клетки експресират гена Otx2 и по-късно ще формират предния и средния мозък. Предният мозък е отговорен за висшите когнитивни функции: съзнание, език и абстрактно мислене. Втората група клетки активира гена Gbx2 и се превръща в задния мозък (известен като мозъчен ствол). Мозъчният ствол координира автоматичните процеси (дишане, глад) и също така контролира мускулите на лицето, езика и фаринкса. Анализът на ДНК опаковката (хроматин) разкрива, че тези две клетъчни популации са генетично заключени в своите роли и никога не се пресичат, като влакове по паралелни релси.

Сега, за първи път в историята, авторите успешно отглеждат функционални моторни неврони на задния мозък от човешки плурипотентни стволови клетки.

Този успех отваря нови хоризонти за изучаване на тежки дегенеративни заболявания на мозъчния ствол, като амиотрофична латерална склероза (АЛС) и спинална мускулна атрофия (СМА). СМА остава водещата генетична причина за смърт сред бебета под една година, докато АЛС засяга възрастни. И при двете патологии невроните в задния мозък постепенно умират, което кара пациентите да губят способността си да преглъщат и дишат. Възможността за моделиране на тези процеси в лаборатория ще позволи на учените да разработят ефективни лекарства и регенеративни терапии.

В търсене на еволюционни корени, учените са обърнали поглед в далечното минало – 550 милиона години назад. Оказало се е, че двойствената природа на мозъка е характерна не само за хората, но и за пилетата, зебрата и дори за жълъдовите червеи, хемихордови червеи, които живеят на морското дъно. При медузите, които се отделят от нашата еволюционна линия преди 600-700 милиона години, тези две нервни системи все още са разположени в различни краища на тялото.

Еволюцията просто е „взела“ две съществуващи независими системи и ги е „обединила“ пространствено в черепа, създавайки илюзията за един орган.

Интересното е, че това откритие има значение и за борбата със затлъстяването: задният мозък е дом на веригите, които регулират ситостта, към които са насочени популярните съвременни лекарства за отслабване.