STUDIU. Creierul unor oameni are mai multe pliuri decât al altora. Care ar fi cauza

  • Acum, o echipă de oameni de știință a descoperit de ce unii oameni au mai multe pliuri cerebrale decât alții, într-o afecțiune care afectează dezvoltarea normală a creierului, numită polimicrogyria (PMG).
  • În cazul polimicrogyriei, prea multe giroscoape sunt îngrămădite unele peste altele.
  • Multe cazuri de PMG nu au, de asemenea, o cauză genetică identificabilă.

Crestele șerpuite și șanțurile adânci dau țesutului moale din interiorul capului nostru structura și aspectul unei nuci încrețite. În vârfuri numite giruri și fisuri, stratul cel mai exterior al țesutului cerebral este pliat astfel încât să poată fi înghesuit în craniu, iar aici, pe suprafața încrețită a creierului, se desfășoară memoria, gândirea, învățarea și raționamentul.

Această pliere sau girație este crucială pentru buna funcționare a creierului și a circuitelor – și se spune că acesta este motivul pentru care oamenii au capacități cognitive mai mari decât maimuțele și elefanții, ale căror creiere au unele pliuri, și decât șobolanii și șoarecii, ale căror creiere cu suprafața netezită nu au niciuna.

Acum, o echipă de oameni de știință a descoperit de ce unii oameni au mai multe pliuri cerebrale decât alții, într-o afecțiune care afectează dezvoltarea normală a creierului, numită polimicrogyria (PMG).

În cazul polimicrogyriei, prea multe giroscoape sunt îngrămădite unele peste altele, rezultând un cortex anormal de gros și ducând la un spectru larg de probleme, cum ar fi întârzierea în dezvoltarea neurologică, dizabilitatea intelectuală, dificultăți de vorbire și crize epileptice. Până de curând, majoritatea spitalelor care tratau pacienți cu această afecțiune nu testau cauzele genetice”, explică Joseph Gleeson, neurolog la University of California San Diego (UCSD), unul dintre cercetătorii care au realizat noul studiu.

Polimicrogripa se prezintă sub mai multe forme, cu îngroșări corticale localizate sau extinse, detectabile la scanările cerebrale. Mutații în 30 de gene și nu numai au fost asociate cu această afecțiune. Dar modul în care oricare dintre aceste erori genetice, singure sau în tandem, au ca rezultat țesutul cerebral supraîndoit rămâne neclar. Multe cazuri de PMG nu au, de asemenea, o cauză genetică identificabilă.

Se crede că are legătură cu migrarea târzie a celulelor corticale ale creierului în timpul dezvoltării timpurii, ceea ce duce la un cortex dezordonat. Cortexul este stratul cel mai exterior al cerebelului cu două lobi, o foaie subțire de materie cenușie compusă din miliarde de celule.

Pentru a cerceta mai departe, Gleeson a colaborat cu cercetătorii de la Institutul de Cercetare a Geneticii Umane și a Genomului din Cairo pentru a accesa o bază de date cu aproape 10.000 de familii din Orientul Mijlociu afectate de o anumită formă de boală cerebrală pediatrică.

Aceștia au găsit patru familii cu o formă aproape identică de PMG, toate prezentând mutații la o singură genă. Gleeson și colegii săi au arătat în experimente ulterioare că TMEM161B se găsește în majoritatea tipurilor de celule cerebrale fetale: în celulele progenitoare care se transformă în neuroni specializați, în neuronii maturi care își excită sau inhibă vecinii și în celulele gliale care susțin și protejează neuronii în diverse moduri.

Cu toate acestea, TMEM161B face parte dintr-o familie de proteine care au apărut pentru prima dată, din punct de vedere evolutiv, în bureți – care nu au creier. Acest lucru i-a nedumerit pe Gleeson și pe colegul său neuroștiințific de la UCSD, Lu Wang, care s-au întrebat dacă nu cumva proteina ar putea afecta indirect plierea corticală, amestecându-se în unele proprietăți celulare de bază care dau formă țesuturilor complexe.

Odată ce am identificat TMEM161B ca fiind cauza, ne-am propus să înțelegem cum are loc plierea excesivă”, spune Wang, autorul principal al studiului.

Ce au făcut cercetătorii?

Folosind celule stem derivate din mostre de piele ale pacienților, cercetătorii au generat organoizi, mici replici de țesut care se auto-organizează în vase de plastic, la fel ca țesuturile și organele corpului. Dar organoidele realizate din celulele pacienților erau foarte dezorganizate și prezentau fibre gliale radiale întrerupte.

În creierul în curs de dezvoltare, aceste celule progenitoare – care dau naștere la neuroni și la glia – se poziționează de obicei la vârful cortexului și se extind radial în jos, spre stratul inferior al țesutului cortical. Astfel se creează un sistem de schele care susține migrarea altor celule nou formate pe măsură ce cortexul se extinde.

Fără propria lor schelă internă, fibrele gliale radiale nu pot fi scheletul de care au nevoie alte celule pentru a-și găsi poziția în creierul în curs de dezvoltare. Deși această descoperire este un pas înainte promițător, oferindu-ne indicii cu privire la modul în care se desfășoară această afecțiune, este posibil să fie relevantă doar pentru o fracțiune mică sau încă necunoscută a cazurilor de PMG.

Este nevoie de mult mai multe cercetări pentru a ne dezvolta cunoștințele despre câte persoane cu PMG sunt afectate de mutații în TMEM161B – dar acum cercetătorii știu ce să caute, ei pot cerceta alte seturi de date în căutarea altor cazuri.