Scientias · Wetenschap

Brein bestaat uit twee oeroude systemen, niet één orgaan

Nieuw onderzoek suggereert dat het menselijk brein niet één orgaan is, maar bestaat uit twee afzonderlijke zenuwstelsels die honderden miljoenen jaren geleden onafhankelijk ontstonden en later samengevoegd werden.

Decennialang werd gedacht dat het brein vanuit één voorlopercel ontstaat, met een gedeelde ontwikkelingsgeschiedenis. Het brein bestaat uit voorhersenen (cognitie) en achterhersenen (automatische processen zoals ademhaling). Deze gebieden volgen vanaf de embryonale ontwikkeling verschillende routes.

Bij muizenembryo's zijn twee verschillende voorlopercellen geïdentificeerd: cellen met actief Otx2 vormen de voor- en middenhersenen, terwijl cellen met Gbx2 de achterhersenen vormen. Deze celpopulaties kruisen elkaar niet. Dit maakt het mogelijk om achterhersencellen in een petrischaaltje te kweken.

Verschillen in DNA-verpakking (chromatine) in de voorlopercellen bepalen al vroeg de bestemming. Dit verklaart waarom het kweken van achterhersencellen voorheen moeilijk was; men probeerde waarschijnlijk voorlopercellen van de voorhersenen te 'bekeren'.

Met de nieuwe inzichten zijn functionele motorneuronen van de achterhersenen gekweekt uit menselijke stamcellen. Deze cellen vertoonden elektrische activiteit en produceerden eiwitten die kenmerkend zijn voor delen die gezichts- en slikspieren aansturen.

Dit tweedelingspatroon is meer dan 500 miljoen jaar oud en werd ook gevonden bij kippen, zebravissen en eikelwormen. Zelfs kwallen hebben twee zenuwstelsels aan verschillende lichaamsuiteinden.

De evolutie heeft waarschijnlijk twee bestaande zenuwstelsels samengevoegd. Hoewel een enkel orgaan efficiënter zou zijn, is dit de oeroude manier waarop hersenen worden gevormd.

Deze ontdekking kan onderzoek naar ziektes als ALS vooruithelpen, waarbij neuronen in de achterhersenen uitvallen. Nu deze neuronen gekweekt kunnen worden, ontstaan nieuwe mogelijkheden om de ziektemechanismen te onderzoeken en te werken aan behandelingen.

AI-samenvatting op basis van de bron.