На первом этапе исследователи из США изучали самые ранние этапы развития эмбриона. Эксперименты на моделях мышей показали, что клетки, из которых впоследствии формируются передний и средний мозг, и клетки будущего заднего мозга относятся к двум разным популяциям. Они не смешиваются и с самого начала развиваются по независимым программам.

«Мы впервые показали, что передняя часть мозга возникает из совершенно другой клетки-предшественника, чем задняя часть мозга», — заявил автор исследования Кайл Ло.

Затем ученые обнаружили различия в структуре хроматина этих клеток, который определяет, какие гены доступны, а какие надежно «упакованы». Установлено, что в зависимости от будущей локализации клетки мозга имели принципиально разные конфигурации хроматина и эти различия определяли судьбу каждой клетки-предшественника.

Открытие объясняет, почему ученые десятилетиями испытывали трудности с выращиванием нейронов заднего мозга в лаборатории.

Они пытались получить их из клеток-предшественников переднего и среднего мозга, хотя эти клетки изначально не способны перейти в другой тип. Теперь, используя новые данные о развитии мозга, исследователи впервые смогли направить человеческие плюрипотентные стволовые клетки по пути формирования заднего мозга. Полученные нейроны были функциональными и обладали характеристиками клеток заднего мозга.

Результат важен для изучения заболеваний, при которых повреждаются нейроны ствола мозга. Например, спинальной мышечной атрофии и бокового амиотрофического склероза. Сейчас ученые получили возможность выращивать соответствующие клетки в лаборатории и использовать их для изучения механизмов развития этих болезней.

Примечательно, что исследователи обнаружили такой же принцип формирования нервной системы у кур, рыбок данио-рерио и кишечнодышащих. Они проследили эту особенность примерно на 550 млн лет эволюции. По их мнению, современный мозг мог возникнуть после объединения двух более древних нервных систем.

Тем временем другие ученые ранее показали, что скорость старения мозга напрямую связана со здоровьем кишечника.