Гънките на човешкия мозък се разпознават веднага: извиващите се ръбове и дълбоките бразди придават на меката тъкан в главите ни структура и вид на набръчкан орех. Комбинация от върхове и извивки на най-външния слой на мозъчната тъкан дължим паметта, мисленето, ученето и разсъжденията.

Тази гирификация е от решаващо значение за правилната мозъчна функция и вериги – и се смята, че е причината хората да имат по-големи когнитивни способности от маймуните и слоновете, чиито мозъци имат някои гънки, или плъховете и мишките, чиито мозъци с изгладена повърхност нямат такива. Сега екип от учени откри защо някои хора имат повече мозъчни гънки от други в състояние, което засяга нормалното развитие на мозъка, наречено полимикрогирия (PMG).

При полимикрогирия твърде много извивки са натрупани една върху друга, което води до необичайно дебел кортекс и до широк спектър от проблеми като забавяне на неврологичното развитие, интелектуално увреждане, затруднения в говора и епилептични припадъци.

„Доскоро повечето болници, лекуващи пациенти с това състояние, не са тествали за генетични причини“, обяснява неврологът от Калифорнийския университет в Сан Диего Джоузеф Глийсън, един от изследователите зад новото проучване.

Полимикрогирията се проявява в много форми с локализирано или широко разпространено кортикално удебеляване, откриваемо при сканиране на мозъка. Мутациите в 30 гена и броят им са свързани със състоянието, но как някоя от тези генетични грешки, самостоятелно или в тандем, води до прегъната мозъчна тъкан, остава неясно. В много случаи на PMG също липсва установима генетична причина.

Смята се, че има нещо общо със забавената миграция на кортикалните мозъчни клетки в ранното развитие, което води до нарушен кортекс. Кортексът е най-външният слой на мозъчния двулостен мозък: тънък лист от сиво вещество, съставен от милиарди клетки.

За да проучи по-нататък, Глийсън си сътрудничи с изследователи от Изследователския институт по човешка генетика и геном в Кайро, за да се докосне до база данни от близо 10 000 семейства от Близкия изток, засегнати от някаква форма на педиатрично мозъчно заболяване.

Екипът откри четири семейства с почти идентична форма на PMG, като всички съдържат мутации в един ген. Този ген кодира протеин, който се придържа към повърхността на клетките, познат още като трансмембранен протеин 161B (TMEM161B). Но никой не знаеше какво прави.

Учените показаха в последващи експерименти, че TMEM161B се намира в повечето видове мозъчни клетки на плода: в прогениторни клетки, които растат в специализирани неврони, в зрели неврони, които възбуждат или инхибират своите съседи, и в глиални клетки, които поддържат и защитават невроните по различни начини. Въпреки това TMEM161B е от семейство протеини, които за първи път се появяват, еволюционно погледнато, в гъби - които нямат мозък.

Това озадачава Глийсън и неговия колега Лу Уанг, невролог от UCSD, които се чудят дали протеинът може косвено да повлияе на кортикалното сгъване, като се намеси в някои основни клетъчни свойства, които придават форма на сложни тъкани.

„След като идентифицирахме TMEM161B като причина, се заехме да разберем как се получава прекомерното сгъване“, казва Уанг, водещият автор на изследването.

Използвайки стволови клетки, извлечени от проби от кожа на пациенти, изследователите генерираха органоиди: малки копия на тъкани, които се самоорганизират по начина, по който го правят телесните тъкани и органи. Но органоидите, направени от клетки на пациенти, са силно дезорганизирани и показват разрушени радиални глиални влакна.

В развиващия се мозък тези прогениторни клетки – които пораждат неврони – обикновено се позиционират на върха на кората и се простират радиално надолу към долния слой на кортикалната тъкан. Това създава система за своеобразно скеле, която поддържа миграцията на други новообразувани клетки, докато кората се разширява. Но без TMEM161B радиалните влакна в органоидите биха загубили представа към кой път да се ориентират. Допълнителни експерименти също показаха, че вътрешният цитоскелет на клетките е объркан.

Така че изглежда, че без собствено вътрешно скеле, радиалните влакна не могат да бъдат скелето, от което другите клетки се нуждаят, за да намерят своето място в развиващия се мозък. Въпреки че това откритие е обещаваща стъпка напред, давайки ни улики за това как се развива състоянието, то може да е от значение само за малка или все още неизвестна част от случаите на PMG.

Необходими са много повече изследвания, за да се изясни нашето разбиране за това колко хора с PMG са засегнати от мутации в TMEM161B – но сега изследователите знаят какво да търсят, те могат да претърсят други набори от данни, търсейки повече случаи.

„Надяваме се, че лекарите и учените могат да разширят нашите резултати, за да подобрят диагнозата и грижите за пациенти с мозъчно заболяване“, казва Глийсън. Това наистина е дълъг път, но обнадеждаващ.

Снимка: Unsplash

Виж още: Над 1500 животни вече са жертви на експериментите на Neuralink