Как генетические программы управляют нашими движениями

В процессе развития мозга нейроны, отвечающие за движение, должны либо оставаться в головном мозге, либо вытягиваться в спинной. Как оказалось, этот сложный процесс контролируется нашими генами. Исследователи обнаружили, что генетическое программирование направляет эти нейронные проекции, что позволяет мозгу правильно организовать свою моторную функцию.

Двигательные функции контролируются определёнными зонами коры головного мозга, которые управляют сокращениями мышц через кортикоспинальные нейроны. Эти нейроны направляют свои отростки — аксоны — в спинной мозг, обеспечивая выполнение движений. Однако не все моторные нейроны направляются в спинной мозг, некоторые из них остаются в головном, и их выбор подчиняется генетическим механизмам.

Поскольку исследовать человеческий мозг в процессе развития крайне сложно, учёные сосредоточились на экспериментах с мышами. Благодаря современным методам окрашивания тканей и новым технологиям, исследователи смогли наблюдать, как аксоны нейронов втягиваются обратно в мозг. Этот процесс ранее был мало изучен, но теперь стало ясно, что за ним стоят специальные генетические программы.

Анализируя экспрессию генов двух типов нейронов, команда исследователей выделила ключевые гены, отвечающие за их способность к втягиванию. Оказалось, что без этих генов нейроны не смогли бы вовремя «отступить» в головной мозг, что могло бы серьёзно нарушить когнитивные и двигательные функции.

Используя метод редактирования генов CRISPR-Cas9, ученые смогли изменить экспрессию генов и наблюдать за тем, как нейроны «возвращаются» из спинного мозга в мозг. Этот подход стал важным шагом к пониманию того, как генетические программы могут влиять на структуру нервной системы.

Полученные результаты дают надежду на новые подходы к лечению заболеваний, связанных с моторной функцией. Исследования кортикоспинальных нейронов особенно важны для понимания процессов, которые происходят при травмах спинного мозга и таких заболеваниях, как боковой амиотрофический склероз, вызывающий прогрессирующую потерю мышечной активности.

Возможность контролировать движение нейронов открывает путь к инновационным методам лечения. В будущем учёные планируют продолжить работу над перепрограммированием нейронов для лечения нейродегенеративных болезней.