Bilim insanları: İnsan beyni aslında iki ayrı organdan oluşuyor

İnsan beyninin gelişimine ilişkin kabul gören yaklaşımlardan birine yeni bir yorum getirildi. Stanford Üniversitesi'nde yürütülen araştırmada, beynin tek bir gelişim hattından ilerlemek yerine, erken embriyonik dönemde ortaya çıkan iki farklı hücre sisteminin birleşmesiyle şekillendiği belirlendi.

Araştırmanın çıkış noktası ise laboratuvar çalışmalarında karşılaşılan bir sorundu. Bilim insanları, beynin ön bölümündeki kök hücreleri laboratuvar ortamında çoğaltabilirken, beyin sapındaki kök hücrelerin neden aynı şekilde üretilemediğini anlamaya çalıştı.

Beynin ön ve arka bölümlerinin gelişimi farklı

Araştırmacılar, beynin gelişiminin en erken dönemlerine odaklandı. Gastrulasyon adı verilen ve embriyonun temel vücut yapılarının oluşmaya başladığı aşamada yapılan incelemelerde, beynin ön ve arka bölümlerinin farklı hücresel kökenlere sahip olduğu görüldü.

Ekip, bu iki hücre grubunun yalnızca farklı bölgeleri oluşturmak üzere programlanmadığını, aynı zamanda genetik talimatların hücrelerde farklı biçimlerde düzenlendiğini belirledi. Bu durum, iki grubun gelişim boyunca birbirinden ayrı biyolojik yollar izlediğine işaret etti.

Stanford Üniversitesi Gelişim Biyolojisi Bölümü Doçenti Dr. Kyle Loh, araştırmanın ortaya koyduğu yapıyı şu sözlerle değerlendirdi:

“Beynin tek bir organ olması muhtemelen daha verimli olurdu ancak biz, beyni iki ayrı parça halinde oluşturduğumuz ilkel yönteme bağlıyız.”

Bilim insanları, söz konusu yapının insanın uzak evrimsel geçmişine kadar uzanabileceğini düşünüyor. Araştırmacılara göre beynin iki sistemli gelişiminin kökeni, bu yapıların ilkel canlılarda fiziksel olarak ayrı bölgelerde bulunduğu dönemlere dayanıyor.

500 milyon yıllık gelişim izine işaret ediyor

Araştırmada elde edilen bulguların, insanlarla uzak bir ortak atayı paylaşan meşe palamudu solucanlarında da benzer bir gelişim modelinin görülmesiyle daha da dikkat çekici hale geldiği belirtildi.

Bu benzerlik, beynin ön ve arka bölümlerinin farklı gelişim yollarından oluşmasının yaklaşık 500 milyon yıl önceye uzanan bir evrimsel geçmişe sahip olabileceğini düşündürüyor.

Beynin arka bölümünün kalp atışı, solunum ve uyku gibi istem dışı gerçekleşen yaşamsal işlevlerin kontrolünde önemli rol oynadığı bilinirken, orta beyin ve ön beyin daha karmaşık bilişsel süreçlerde görev yapıyor.

Kök hücre çalışmalarında yeni imkan

Araştırmanın sonuçları yalnızca beynin evrimsel gelişiminin anlaşılması açısından değil, nörolojik hastalıkların laboratuvar ortamında incelenmesi bakımından da önem taşıyor.

Araştırmacılar, arka beyin hücrelerinin nasıl geliştiğine ilişkin elde edilen bilgiler sayesinde insan kök hücrelerinden işlevsel arka beyin motor nöronları üretmeyi başardı.

Bu yöntem, motor nöronların kaybıyla bağlantılı hastalıkların araştırılmasında kullanılabilecek yeni bir model sağlayabilir. Özellikle amyotrofik lateral skleroz (ALS) ve spinal müsküler atrofi (SMA) gibi hastalıklarda, belirli motor nöronların nasıl oluştuğunun ve neden hasar gördüğünün araştırılmasına katkı sunması bekleniyor.

Araştırmanın sonuçları Nature Neuroscience dergisinde yayımlandı.