Найден ген человеческого мышления

Человеческий мозг обязан своим характерным морщинистым внешним видом своему внешнему слою, коре головного мозга. В ходе эволюции человека неокортекс, эволюционно самая молодая часть коры головного мозга, резко расширился и должен был складываться в морщины, чтобы вписаться в ограниченное пространство черепа.

Неокортекс человека поддерживает развитые когнитивные навыки, такие как мышление и язык. Но как человеческий неокортекс стал таким большим? Ответ может заключаться в генах, уникальных для человека, таких как ARHGAP11B.

Исследователи из Института молекулярной клеточной биологии и генетики им. Макса Планка в Дрездене обнаружили, что этот специфичный для человека ген при введении в развивающийся мозг хорьков может вызвать увеличение их неокортекса. ARHGAP11B заставляет нейрональные клетки-предшественники, которые являются клетками производящими нейроны, создавать себя в большем количестве в течение более длительного периода времени. Результат — расширенный неокортекс.

Неокортекс человека примерно в три раза больше, чем у наших ближайших родственников, шимпанзе, и является центром многих из высших когнитивных функций, уникальных для человека, таких как наша речь или способность к обучению. Ключевой вопрос для ученых заключается в том, как в человеческой эволюции неокортекс стал настолько большим.

В исследовании, проведенном в 2015 году, команда Wieland Huttner, руководителя исследовательской группы Института молекулярной клеточной биологии и генетики им. Макса Планка, обнаружила, что под влиянием специфичного для человека гена ARHGAP11B мыши производят гораздо больше нервных клеток-предшественников и могут даже подвергаться складыванию их развернутого неокортекса. Результаты показали, что ген ARHGAP11B играет ключевую роль в эволюционном расширении неокортекса человека.

Существует два типа нейральных предшественников в неокортексе млекопитающих: апикальный и базальный. Подтип последних, называемый базальными радиальными глиальными клетками, стимулирует рост неокортекса в развитии человека. К сожалению, у мышей их очень мало, что делает их непригодными для проверки того, может ли специфический для человека ген ARHGAP11B действительно вызывать расширение неокортекса.

Теперь ученые определили, как ARHGAP11B может повлиять на мозг хорька. Хорьки имеют больший неокортекс, чем мыши, и имеют больше базальных радиальных глиальных клеток. Первый автор исследования, Nereo Kalebic, объясняет то, что он смог наблюдать: «У хорьков ARHGAP11B заметно увеличил количество базальных радиальных глиальных клеток. Он также увеличил временное окно, в течение котороготакие клетки продуцировали нейроны. В результате мозг этих хорьков содержал больше нейронов и, следовательно, имел больший неокортекс».

Результаты позволяют предположить, что ARHGAP11B может играть аналогичную роль в развитии мозга человека. Это исследование также предоставляет первые доказательства того, что специфичный для человека ген увеличивает число базальных лучевых глиальных клеток в складчатом неокортексе.

Виланд Хаттнер, руководивший исследованием, сделал прогноз: «Необходимо провести дальнейшие эксперименты, чтобы определить, обладают ли хорьки с большим неокортексом также улучшенными когнитивными способностями. Если они это делают, тестирование животных может дать представление о человеческом мышлении».

Nereo Kalebic et al. Human-specific ARHGAP11B induces hallmarks of neocortical expansion in developing ferret neocortex, eLife (2018). DOI: 10.7554/eLife.41241