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Osservando l'evoluzione del cervello

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Gli studiosi hanno comparato lo svuluppo dellle cellule cerebrali tra gli umani e i primati non umani in maniera innovativa.

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Cosa ci rende umani, e da dove viene questa misteriosa proprietà di "umanità"? Gli umani sono simili geneticamente agli scimpanzé e ai bonobo, eppure esistono evidenti differenze comportamentali e cognitive. Ora nuove ricerche del Salk Institute, in collaborazione con i ricercatori del dipartimento di antropologia del UC San Diego, hanno sviluppato una nuova strategia per studiare più facilmente lo sviluppo precoce dei neuroni umani confrontati con i neuroni dei primati non umani.

Lo studio presente nella rivista  eLife, offre agli studiosi un nuovo  fondamentale strumento per la ricercasul cervello.

"Questo studio fornisce suggerimenti sullo sviluppo dell'organizzazione del cervello e pone le basi per future analisi per un confromto tra umani e primati" ha affermato uno degli autori dello studio, Rusty Gage, insieme a John Adler per la ricerca sulle malattie neurodegenerative legate all'età. Due importanti processi nello sviluppo del cervello includono la maturazione e la migrazione dei neuroni. La maturazione include la crescita dei neuroni mentre aumentano le loro connessioni tra loro per una migliore comunicazione.

La migrazione è il movimento fisico di neuroni in differenti parti dello sviluppo cerebrale. Gli autori hanno cercato di confrontare la maturazione e la migrazione  dei neuroni tra umani e primati non umani.

Per realizzare questo compito, è stato progettato un nuovo metodo, utilizzando la tecnologia delle cellule staminali per prelevare le cellule della pelle dai primati e tramite un virus e cocktail chimici, sviluppare da cellule progenitrici neurali, un tipo di cellula che ha la capacità di diventare più tipi di cellule nel cervello, inclusi i neuroni.

Queste nuove linee cellulari primate possono quindi essere continuamente propagate, consentendo ai ricercatori nuove vie per studiare aspetti dello sviluppo neuronale di neuroni vivi senza utilizzare campioni di tessuto di primati in via di estinzione come scimpanzé e bonobo.  

 

 

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"Si tratta di una nuova strategia per studiare l'evoluzione umana" ha affermato Carol Marchetto del Salke Institute, ricercatrice del Laboratory of Genetics e co-autrice dello studio. "Siamo felici di condividere queste linee cellulari dei primati con la comunità scientifica, così che i ricercatori da tutto il mondo potrebbero esaminare lo sviluppo del cervello dei primati senza l'uso di campioni di tessuto. Prevediamo che questo porterà a numerose nuove scoperte nei prossimi anni sull'evoluzione del cervello".

I ricercatori per prima cosa hanno osservato le differenze nell'espressione genica collegata ai movimenti neuronali, confrontando le cellule di umani, scimpanzè e bonobo. Hanno inoltre osservato le proprietà di migrazione dei neuroni inerenti a ciascuna specie. Hanno scoperto 52 geni legati alla migrazione ed i neuroni di scimpanzè e dei bonobo hanno periodi di migrazione rapida, mentre i neuroni umani erano lenti nel movimento.

Al fine di confrontare il movimento e la maturazione dei neuroni, i ricercatori hanno trapiantato le cellule progenitrici neurali sia degli umani che degli scimpanzè nel cervello di roditori, permettendo ai neuroni di prosperare e fornendo ulteriori segnali evolutivi per lo sviluppo dei neuroni. I ricercatori hanno poi analizzato la differenza nella distanza di migrazione, nella forma e dimensione dei neuroni per 19 settimane dopo il trapianto. Hanno osservato lunghezza, densità e quantità di estensione del neurone, così come la dimensione dei corpi cellulari, che ospitano il nucleo e il DNA.

I neuroni degli scimpanzé migrarono a una distanza maggiore e coprirono un'area più grande di circa il 76% rispetto ai neuroni umani dopo due settimane. I neuroni umani erano più lenti nello sviluppo ma hanno raggiunto lunghezze maggiori rispetto ai neuroni degli scimpanzè. Questa crescita più lenta potrebbe consentire agli umani di raggiungere più pietre miliari dello sviluppo rispetto ai primati non umani, ciò potrebbe spiegare le differenze nel comportamento e nelle abilità cognitive.

In futuro, gli autori sperano di riuscire a tracciare un albero evolutivo di varie speci di primati, utlizzando l'induzione di linee di cellule staminali pluripotenti, per comprendere meglio l'evoluzione del cervello umano. Inoltre, gli autori intendono utilizzare questa piattaforma per studiare le differenze di regolazione dei geni tra le speci di primati che stanno alla base delle differenze nella maturazione neuronale e possono potenzialmente avere un impatto sull'organizzazione del cervello negli esseri umani.

Come afferamto da Marchetto: "Abbiamo una conoscenza limitata dell'evoluzione del cervello, specialmente quando si tratta di differenze nello sviluppo cellulare tra la specie. Siamo entusiasti delle enormi possibilità che questo lavoro può offrire per il campo delle neuroscienze e dell'evoluzione cerebrale".

 

 

Tratto da Science Daily 

 

 

(Traduzione ed adattamento cura della Dottoressa Giulia Inglese)

 


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Tags: cervello evoluzione neuroni news di psicologia umani primati

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