Основываясь на исследовании мозга бородатых агам (Pogona vitticeps), крупных ящериц из австралийской пустыни, ученые доказали, что мозг млекопитающих и рептилий развивался очень по-разному и слишком отличается от мозга общего предка. Научная статья вышла в Science, о ней рассказывает ScienceAlert.
Идея «рептильного мозга» впервые возникла и стала популярной в 60-70-х годах на основе сравнительных анатомических исследований. Нейробиолог Пол Маклин заметил, что части мозга млекопитающих очень похожи на части мозга рептилий. Это привело его к выводу, что мозг, после того, как жизнь переместилась на сушу, развивался поэтапно.
Сначала, согласно концепции Маклина, появился рептильный мозг, базальные ганглии. Затем на него наросла лимбическая система: гиппокамп, миндалевидное тело и гипоталамус. Наконец, у приматов отрос неокортекс.
В теории «триединого мозга» каждый из этих отделов отвечает за разные функции. Более «базальные» части мозга, например, были предположительно больше связаны с базовыми реакциями — основными инстинктами выживания.
Однако нейробиологи критиковали эту концепцию на протяжении десятилетий. Мозг просто не работает так, отдельными секциями, каждая из которых играет отдельную роль. Области мозга, какими бы анатомически разными они ни были, тесно взаимосвязаны, представляют собой паутину нейронных сетей.
Ученые из Института исследований мозга им. Макса Планка (Германия), сравнивая молекулярные характеристики нейронов у современных ящериц и мышей, раскрыли историю эволюции, записанную в мозгу рептилий и млекопитающих.
Около 320 миллионов лет назад было очень важное время для эволюции позвоночных и их мозга. Именно тогда первые четвероногие животные (тетраподы) вышли из воды на сушу и начали разделяться на различные семейства, от которых в конечном счете произошли, с одной стороны, птицы и рептилии, с другой — млекопитающие.
В мозге есть структуры, одинаково проявляющиеся во время эмбрионального развития у всех четвероногих — общая предковая архитектура в подкорковых областях. Но поскольку традиционных анатомических сравнений может быть недостаточно для полной детализации всех различий и сходств между мозгом рептилий и млекопитающих, исследователи выбрали другой подход.
Они секвенировали РНК — молекулу-мессенджер, используемую для формирования белков — в отдельных клетках мозга бородатых агам. Так ученые получили транскриптомы — полный спектр молекул РНК в клетке. Затем создали клеточный атлас мозга ящерицы. А после его сравнили с существующими наборами данных о мозге мышей.
«Мы изучили более 280 000 клеток мозга агамы и определили 233 различных типа нейронов», — говорит один из авторов исследования Дэвид Хейн.
Действительно, обнаружился набор нейронов с похожими транскриптомами, общими как для млекопитающих, так и для рептилий, несмотря на то, что они развивались отдельно на протяжении более 320 миллионов лет.
Но эти нейроны не сосредоточены в определенной, «рептильной», области мозга. Анализ показал в большинстве областей мозга смесь древних и новых типов нейронов. Это опровергает идею о том, что некоторые области мозга целиком являются более древними, чем другие.
На самом деле исследователи обнаружили, что, например, нейроны таламуса можно разделить на две группы в зависимости от их связи с другими областями мозга. И эти связанные области совершенно различны у млекопитающих и рептилий. Команда обнаружила, что транскриптомы разбиваются на типы таким образом, чтобы соответствовать областям, с которыми надо соединяться клеткам, а не «древности происхождения».
«Поскольку у нас нет "мозга древних позвоночных", реконструкция эволюции мозга за последние полмиллиарда лет потребует объединения воедино очень сложных молекулярных, эволюционных, анатомических и функциональных данных», — говорит один из авторов исследования Жиль Лоран.
Нейробиологи поняли, как мозг улавливает сигналы угрозы и превращает их в страх
Тестостерон способствует не только агрессии, но и «обнимашкам» — показало исследование