Các nhà khoa học đã có một phát hiện đột phá về sự phát triển của não bộ. Thông tin mới này góp phần vào sự hiểu biết của chúng ta về cách phần não giúp con người thông minh hơn các loài động vật có vú khác phát triển và cung cấp những hiểu biết sâu sắc về nguyên nhân gây ra khuyết tật trí tuệ, bao gồm cả rối loạn phổ tự kỷ.
Các nhà khoa học tại Đại học Y khoa Texas A&M đã có một khám phá đột phá về sự phát triển của não bộ. Thông tin mới này góp phần vào sự hiểu biết của chúng ta về cách phần não giúp con người thông minh hơn các loài động vật có vú khác phát triển và cung cấp những hiểu biết sâu sắc về nguyên nhân gây ra khuyết tật trí tuệ, bao gồm cả rối loạn phổ tự kỷ.
Trong nhiều năm, các chuyên gia đã biết rằng một lớp tế bào mỏng trong tân vỏ não - phần não kiểm soát các chức năng bậc cao như nhận thức, nhận thức và ngôn ngữ - có tương quan trực tiếp với trí thông minh ở động vật có vú. Diện tích bề mặt của tân vỏ não càng lớn thì năng lực tinh thần của sinh vật đó càng phát triển. Ví dụ, độ dày của tân vỏ não người chỉ lớn hơn chuột khoảng ba lần. Tuy nhiên, diện tích bề mặt của tân vỏ não người lớn gấp 1.000 lần diện tích của chuột. Dị tật ở phần này của não tiến triển thành các chứng kém phát triển, bao gồm rối loạn phổ tự kỷ và khuyết tật trí tuệ.
Điều chưa hiểu là quá trình mở rộng tiến hóa của phần não này diễn ra ưu tiên như thế nào để có lợi cho việc mở rộng diện tích bề mặt của tân vỏ não với chi phí tăng độ dày của nó. Cách các quần thể tế bào gốc thần kinh sớm nhất - các khối cấu tạo của não - tự phân bố như thế nào là yếu tố then chốt trong quá trình này.
Vytas A. Bankaitis, Giáo sư xuất sắc tại Đại học Y khoa, Chủ tịch Tổ chức EL Wehner-Welch về Hóa học, và là đồng tác giả của nghiên cứu này, được xuất bản trong Báo cáo Tế bào . "Câu hỏi đặt ra là, tại sao diện tích bề mặt tân sinh vật lại lớn hơn nhiều so với độ dày của nó khi một người leo lên cây tiến hóa của động vật có vú? Tại sao các tế bào gốc thần kinh lại tự phát tán theo hướng ngang khi chúng sinh sôi nảy nở và không xếp chồng lên nhau? "
Câu hỏi này rất quan trọng bởi vì khi các tế bào không lan rộng ra mà thay vào đó chồng chất lên nhau, nó tạo ra một tân vỏ não dày hơn với diện tích bề mặt nhỏ hơn - một đặc điểm đã được quan sát thấy ở các trường hợp khuyết tật trí tuệ và thậm chí là tự kỷ.
Zhigang Xie, trợ lý giáo sư tại Đại học Y khoa và đồng tác giả của nghiên cứu cho biết: “Một trong những nguyên nhân di truyền được nghiên cứu nhiều nhất về khuyết tật trí tuệ là đột biến gen ban đầu được gọi là LIS1. "Đột biến di truyền này sẽ gây ra một bộ não trơn tru, có liên quan đến thiểu năng trí tuệ. Và một nhận xét điển hình là tân vỏ não của bệnh nhân dày hơn bình thường. Cũng có những nghiên cứu gần đây xác định những điểm khác biệt phổ biến trong não của bệnh nhân tự kỷ bao gồm các vùng dày lên bất thường của tân vỏ não ở những người đó. "
Từ lâu, các nhà khoa học đã biết rằng khi tế bào gốc thần kinh phân chia, nhân của chúng di chuyển lên xuống trong không gian giải phẫu như một chức năng của chu kỳ tế bào, một quá trình được gọi là di chuyển giữa các nhân. Họ làm như vậy bằng cách sử dụng một mạng lưới tế bào hoạt động giống như đường ray xe lửa với động cơ di chuyển các hạt nhân lên hoặc xuống theo một cách thức được điều chỉnh chặt chẽ. Mặc dù một số ý tưởng đã được đề xuất, vẫn còn là một bí ẩn tại sao các hạt nhân lại di chuyển theo cách này, mạng lưới đường ray xe lửa này được điều khiển như thế nào và sự di chuyển giữa các hạt nhân đóng vai trò gì trong sự phát triển của tân vỏ não.
Trong nghiên cứu của họ, Xie và Bankaitis đưa ra câu trả lời cho những câu hỏi này.
Về lý do tại sao, Bankaitis giải thích rằng khi có rất nhiều tế bào quá gần nhau trong giai đoạn phôi thai của quá trình phát triển thần kinh, sự chuyển động của nhân lên xuống gây ra các lực ngược lên và hướng xuống làm lan truyền các tế bào gốc thần kinh đang phân chia ra ngoài.
"Hãy nghĩ về một tuýp kem đánh răng," Bankaitis nói. "Nếu bạn lấy tuýp kem đánh răng đó, đặt vào giữa hai bàn tay, đẩy từ dưới lên và đẩy từ trên xuống, điều gì sẽ xảy ra? Nó sẽ bẹt ra và lan rộng ra. Về cơ bản đây là cách hoạt động. Bạn có một lực hướng lên và một lực hướng xuống gây ra bởi sự chuyển động của các hạt nhân làm phát tán các tế bào này ra ngoài. "
(adv)
Xie và Bankaitis cũng chứng minh cách các tế bào thực hiện điều này bằng cách liên kết với nhau một số con đường riêng biệt hợp tác để "nói" cho các tế bào gốc thần kinh mới sinh đi đâu.
Bankaitis nói: “Tôi nghĩ lần đầu tiên, điều này thực sự tập hợp các phân tử và đường dẫn tín hiệu cho biết quá trình này được kiểm soát như thế nào và tại sao nó lại liên kết hoặc liên quan đến sự thiếu hụt phát triển thần kinh,” Bankaitis nói. "Chúng tôi đã thực hiện một con đường sinh hóa, liên kết nó với một con đường sinh học tế bào và liên kết nó với một con đường tín hiệu nói chuyện với hạt nhân để thúc đẩy hành vi hạt nhân tạo ra một lực phát triển một bộ não phức tạp. Giờ đây nó là một mạch hoàn chỉnh."
Kết quả của nghiên cứu này đã khám phá ra một yếu tố quan trọng trong nguyên nhân cơ bản của nguy cơ tự kỷ, thiểu năng trí tuệ và dị tật bẩm sinh ống thần kinh. Kiến thức mới về các nguyên tắc cơ bản quy định hình dạng của tân vỏ não cũng sẽ giúp thiết kế hệ thống nuôi cấy não trong ống nghiệm phản ánh chính xác hơn các quá trình phát triển được quan tâm và cải thiện triển vọng phát triển thuốc thần kinh.
Xie nói: “Mặc dù có thể chứng minh được nhiều lý do khiến tân vỏ não dày lên thay vì lan rộng, nhưng công trình nghiên cứu của chúng tôi cung cấp một góc nhìn mới về lý do tại sao bệnh nhân tự kỷ và thiểu năng trí tuệ thường có vỏ não dày hơn. "Thực tế là sản phẩm gen LIS1 là cơ quan điều chỉnh cốt lõi của sự di chuyển hạt nhân, bao gồm cả sự di chuyển giữa các hạt nhân mà chúng tôi nghiên cứu trong công trình này, hỗ trợ các kết luận mà chúng tôi đạt được trong bài báo này."
Nguồn Đại học Texas A&M
