L'étude neuve fournit des analyses dans l'organisme de développement du cerveau

De que nous effectue l'être humain, et d'où fait cette propriété mystérieuse du « humanness » venu ? Les êtres humains sont génétiquement assimilés aux chimpanzés et aux bonobos, pourtant là existent des différences comportementales et cognitives évidentes. Maintenant, les chercheurs de l'institut de Salk, en collaboration avec des chercheurs du service d'anthropologie chez Uc San Diego, ont développé une stratégie plus facilement à l'étude le développement précoce des neurones humains avec les neurones des primates. L'étude, qui est apparue dans l'eLife le 7 février 2019, offre à des scientifiques un outil nouvel pour la recherche principale de cerveau.

« Cette étude fournit des analyses dans l'organisme de développement du cerveau et étend le travail préparatoire pour d'autres analyses comparatives entre les êtres humains et les primates, » dit un des auteurs supérieurs de l'étude, de président et de professeur Rusty Gage de Salk, qui retient le Vi et la présidence de John Adler pour la recherche sur la maladie relative à l'âge de Neurodegenerative.

Deux procédés importants à l'étude le développement du cerveau comprennent la maturation et le transfert de neurone. La maturation comporte l'accroissement de neurone à mesure que les neurones augmentent leurs liens entre l'un l'autre pour une meilleure transmission. Le transfert est le mouvement matériel des neurones dans différentes parties du cerveau se développant. Les auteurs ont recherché à comparer la maturation et le transfert de neurone entre les êtres humains et les primates.

Pour accomplir cette tâche, le laboratoire d'outil a conçu une méthode neuve utilisant la technologie de cellule souche pour prendre des cellules de la peau des primates et pour les cajoler, par l'intermédiaire d'un virus et des cocktails de produit chimique, pour se développer en cellules neurales d'ancêtre, un type de cellules qui a la capacité de devenir les types multiples de cellules dans le cerveau, y compris des neurones. Ces lignées cellulaires neuves de primate peuvent alors être perpétuellement propagées, permettant des chercheurs aux avenues neuves d'étudier des aspects du développement neuronal des neurones sous tension sans prélèvements de tissu des primates mis en danger tels que des chimpanzés et des bonobos.

« C'est une stratégie nouvelle pour étudier l'évolution humaine, » dit Carol Marchetto, un scientifique de cadres supérieurs de Salk dans le laboratoire de la génétique, du Co-premier auteur et d'un des auteurs supérieurs de l'étude. « Nous sommes heureux de partager ces lignées cellulaires de primate avec la communauté scientifique, de sorte que les chercheurs de partout dans le monde puissent examiner le développement du cerveau de primate sans utilisation des prélèvements de tissu. Nous anticipons ceci mènerons à de nombreuses découvertes neuves au cours des prochaines années au sujet de l'évolution du cerveau. »

Les chercheurs ont exploré la première fois les différences dans l'expression du gène liée au mouvement neuronal, comparer des cellules d'être humain, de chimpanzé et de bonobo. Ils ont également vérifié les propriétés de transfert des neurones inhérents à chaque substance. Ils ont trouvé 52 gènes liés au transfert, et, intéressant, les neurones de chimpanzé et de bonobo ont eu des périodes de transfert rapide, alors que les neurones humains étaient lents pour déménager.

Afin de comparer le mouvement et la maturation de neurone en dehors d'une assiette, des scientifiques transplantés les cellules neurales d'ancêtre des êtres humains et des chimpanzés dans les cerveaux des rongeurs, permettant aux neurones de prospérer et fournissant des caractères indicateurs de développement complémentaires pour que les neurones se développent.

Les chercheurs ont alors analysé les différences dans la distance de transfert, taille et forme des neurones pendant jusqu'à 19 semaines après greffe. Ils ont observé la longueur, densité et quantité d'extensions des dendrites appelées de neurones, ainsi que la taille des corps cellulaires, qui renferment le noyau et l'ADN.

Les neurones de chimpanzé ont émigré une distance plus grande et ont couvert un domaine 76 pour cent plus grand que les neurones humains après deux semaines. Les neurones humains étaient plus lents pour se développer mais de plus longues longueurs atteintes que les neurones de chimpanzé. Ce modèle de croissance plus lent peut permettre à des êtres humains d'atteindre plus d'étapes du développement que les primates, qui pourraient représenter des différences dans le comportement et les capacités cognitives.

À l'avenir, les auteurs espèrent construire un arbre évolutionnaire avec de la substance multiple de primate, utilisant les lignées cellulaires pluripotent induites de cheminée, pour comprendre mieux de l'évolution de l'esprit humain. De plus, les auteurs planification pour utiliser cette plate-forme pour étudier les différences réglementaires de gène entre les substances de primate qui sont à la base des différences dans la maturation neuronale et peuvent potentiellement influencer l'organisme de cerveau chez l'homme.

« Nous avons limité la connaissance au sujet de l'évolution du cerveau, particulièrement quand il s'agit de différences dans le développement cellulaire entre la substance, » dit Marchetto. « Nous sommes excités au sujet des possibilités énormes que ce travail s'ouvrent pour l'inducteur de la neurologie et de l'évolution de cerveau. »