Мозг человека развивается значительно медленнее, чем мозг его ближайших эволюционных родственников — приматов, и ключевая причина этого различия связана с особенностями созревания префронтальной коры. К такому выводу пришли исследователи из Пекинский педагогический университет, лаборатории Чанпин и ряда других научных центров. Результаты их работы опубликованы в журнале Nature Neuroscience.
Ученые провели сравнительный анализ постнатального развития префронтальной коры головного мозга человека и макаки, используя методы анализа экспрессии генов, доступности хроматина и пространственной транскриптомики на уровне отдельных клеток. Для этого были изучены образцы ткани, полученные в ходе нейрохирургических операций у пациентов с эпилепсией, а также у макак на разных этапах развития после рождения.
Анализ показал, что у человека процессы созревания префронтальной коры растянуты во времени по сравнению с макаками. Исследователи установили, что у людей глиальные предшественники — клетки, из которых формируются различные типы глиальных клеток, — обладают более высокой способностью к пролиферации. Это приводит к более длительному формированию нейронных и глиальных сетей, участвующих в когнитивных функциях.
Интегративный подход позволил выявить различия в динамике таких процессов, как синаптогенез, синаптическая «обрезка» и глиогенез. Кроме того, были обнаружены регуляторные программы и факторы транскрипции, характерные именно для человека и отсутствующие у макак. По мнению авторов, именно эти молекулярные механизмы лежат в основе замедленного, но более сложного развития человеческого мозга.
Отдельное внимание в исследовании уделено типам клеток, которые наиболее уязвимы к нейроразвивающим и нейропсихиатрическим расстройствам. Ученые отмечают, что выявленные особенности созревания префронтальной коры могут быть связаны с повышенной чувствительностью человека к таким заболеваниям, но одновременно обеспечивают развитие уникальных когнитивных способностей.
Авторы работы подчеркивают, что полученные данные углубляют понимание эволюционных отличий человеческого мозга и могут стать основой для дальнейших исследований механизмов развития, а также причин возникновения нейроразвивающих и нейропсихиатрических нарушений.