İnsan beyninin karmaşık yüzey katlanması, organın 2,6 fit karelik serebral korteks dokusunu kafatasına sıkıştırmasını sağlar. Kredi: California Rejeneratif Tıp Enstitüsü
Beynin karakteristik buruşuk yüzeyi genellikle gelişmiş bilişsel işlevle ilişkilendirilir, ancak aşırı katlanma ters etki yapabilir.
İnsan beyninin serebral korteks olarak bilinen dış katmanı, kendine özgü girusları ve sulkusları veya tümsekleri ve oluklarıyla karakterize edilir. Bu katman, bilinçli düşünce ve konuşmadan duygusal düzenlemeye kadar her şeyi kapsayan bilişsel ve yürütücü işlevleri yönetmekten sorumludur.
Serebral korteks, gri bir madde oluşturan 10 milyardan fazla hücreden ve 100 trilyondan fazla bağlantıdan oluşur. yalnızca 5 milimetre kalınlığında bir katman — üst üste dizilmiş üç çeyrekten biraz daha azına eşdeğer.
Büyük beyinleri olan çoğu hayvan, çok geniş bir serebral korteks dokusu alanının (yaklaşık 2,6 fit kare) kafatasının sınırları içinde sıkıştırılmalıdır. Kortikal katlanma ne kadar fazlaysa türün bilişsel işlevleri o kadar gelişmiş ve karmaşıktır. Fareler ve sıçanlar gibi daha aşağı türlerin daha küçük, pürüzsüz yüzeyli beyinleri vardır; filler, yunus balıkları ve maymunlar gibi üst düzey türler, serebral kortekste farklı derecelerde gyrifikasyon veya katlanma gösterirler. İnsanlar, gelişmiş evrimin bir göstergesi olarak kabul edilen en kırışık beyinlerden birine sahiptir.
Bununla birlikte, bazı insanlarda serebral korteksin aşırı katlanması, daha yüksek bilişsel yeteneklerle ilişkilendirilmez, tam tersidir ve beyinle bağlantılıdır. nörogelişimsel gecikme, zihinsel yetersizlik ve epileptik nöbetler. Bu katlanmayı kontrol eden genler çoğunlukla bilinmiyor.
PNAS’ın 16 Ocak 2023 tarihli sayısında yazan Kaliforniya Üniversitesi San Diego Tıp Fakültesi ve Rady Çocuk Genomik Tıp Enstitüsü’ndeki araştırmacılar, anlayışı derinleştiren yeni bulguları açıklıyor. insan kızlaştırma.
UC San Diego araştırmacıları, insan beyninin kırışık serebral korteksinde aşırı katlanmaya neden olan ve bilişsel işlevin azalmasına neden olan bir mutasyon tespit etti. Kredi: UC San Diego Sağlık Bilimleri
Kıdemli araştırma yazarı, MD, UC San Diego Tıp Okulu’nda Rady Nörobilim Profesörü ve uluslararası bir sağlık kuruluşu olan Rady Çocuk Genomik Tıp Enstitüsü’nde nörobilim araştırmaları direktörü Joseph Gleeson liderliğinde Nörogenetik Konsorsiyumu adlı araştırmacılar konsorsiyumu, hastalığın yeni nedenlerini araştırmak için 10 yıl boyunca pediatrik beyin hastalığı olan yaklaşık 10.000 aile üzerinde genomik analiz gerçekleştirdi.
“Kohortumuzdan, bir hastalığı olan dört aile bulduk. Gleeson, çok sıkı bir şekilde paketlenmiş çok fazla gyri anlamına gelen polimikroji denir. “Yakın zamana kadar, bu durumdaki hastaları tedavi eden çoğu hastane genetik nedenleri test etmiyordu. Konsorsiyum, dört aileyi birlikte analiz edebildi ve bu, bu duruma neden olan bir nedeni keşfetmemize yardımcı oldu.”
Özellikle, dört ailenin tümü, Transmembran Protein 161B (TMEM161B) adı verilen ve transmembran Protein 161B (TMEM161B) adlı bir gende mutasyonlar sergiledi. hücre yüzeylerinde daha önce bilinmeyen bir işleve sahip bir protein.
“Neden olarak TMEM161B’yi belirledikten sonra, aşırı katlanmanın nasıl meydana geldiğini anlamak için yola çıktık,” dedi birinci yazar ve doktora sonrası araştırmacı Lu Wang, Ph.D. Gleeson laboratuvarında. “Proteinin hücresel iskeleti ve polariteyi kontrol ettiğini ve bunların da katlanmayı kontrol ettiğini keşfettik.”
Araştırmacılar, hasta deri örneklerinden ve tasarlanmış farelerden elde edilen kök hücreleri kullanarak, embriyogenezin başlarında nöral hücre etkileşimlerindeki kusurları belirlediler.{ 4}
“Nöral hücrelerin birbirleriyle etkileşimi için gereken hücre iskeleti değişiklikleri için genin gerekli ve yeterli olduğunu bulduk” dedi Wang. “Genin ilk olarak beyni bile olmayan süngerlerde evrimle ortaya çıkması ilginçti, bu nedenle proteinin başka işlevleri olması gerektiği açıktır. Burada insan beynindeki kıvrımların sayısını düzenlemede kritik bir rol bulduk.”
Araştırmanın yazarları, genetik keşif çalışmalarının insan hastalıklarının nedenlerini tam olarak saptadıkları için önemli olduğunu, ancak bu keşiflerin çok zaman alabileceğini vurguladılar. yeni tedavilere dönüşecek.
“Doktorların ve bilim adamlarının, beyin hastalığı olan hastaların tanısını ve bakımını iyileştirmek için sonuçlarımızı genişletebileceğini umuyoruz” dedi Gleeson.
Referans: “TMEM161B neokortikal gelişimde radyal glial yapı iskelesini modüle eder” yazan Lu Wang, Caleb Heffner, Keng loi Vong, Chelsea Barrows, Yoo-Jin Ha, Sangmoon Lee, Pablo Lara-Gonzalez, Ishani Jhamb, Dennis Van Der Meer, Robert Loughnan, Nadine Parker, David Sievert, Swapnil Mittal, Mahmoud Y. Issa, Ole A. Andreassen, Anders Dale, William B. Dobyns, Maha S. Zaki, Stephen A. Murray ve Joseph G. Gleeson, 20 Ocak 2023, Proceedings of the National Academy of Sciences.
DOI: 10.1073/pnas.2209983120
Finansman: Ulusal Kurum sağlık testleri NIH/NINDS Bağımsızlığa Giden Yol, CIRM Eğitim Bursu Doktora Sonrası ödülü, Beyin ve Davranış Araştırma Vakfı, Rady Çocuk Hastanesi Nörobilim Vakfı, UC San Diego Mikroskopi Merkezi, NIH hibeleri, CIRM hibesi