У обезьян растет новый мозг

Регенерация головного мозга и спинного мозга после тяжелых травм проходит в очень небольшой степени, однако при травмах средней степени тяжести их функции зачастую восстанавливаются довольно эффективно.

Исследователи медицинской школы Университета Калифорнии в Сан-Диего выяснили, что спинной мозг приматов обладает уникальной способностью активно восстанавливаться после повреждений без какого-либо постороннего вмешательства.

Соединения между нервными цепями в спинном мозге уже через 24 недели после повреждения значительно улучшились: «выросло» до 60% нарушенных нервных волокон.

Исследование этих процессов медики провели на взрослых макаках-резусах, которые используются в качестве моделей для изучения физиологических процессов человека. Их работу публикует Nature Neuroscience.

Эти данные позволят в будущем создать новые подходы к лечению пациентов с травмами позвоночника. Кроме того, работа подтверждает важность использования приматов в качестве моделей для исследований: более простые грызуны в случае сложной системы спинного мозга не демонстрируют эффектов, отмеченных у людей.

«После травмы связи между нервными цепями нарушены на 80%, однако они восстанавливаются из нервных цилиндров – отростков нервных клеток (нейронов). Эти участки нервного волокна, выходящие за пределы клетки мозга, способны восстанавливать соединения до половины от начального уровня. Нейроны, в свою очередь, способны обмениваться сигналами с другими нейронами центральной нервной системы – поддерживать «связь» в организме», – пояснил один из авторов работы профессор Эфрон Розенцвейг, слова которого приводит пресс-служба Университета Калифорнии в Сан-Диего.

Эта особенность характерна лишь для приматов: обнаружить ее у грызунов, используемых в качестве более простой традиционной модели для экспериментов, не удалось.

Способность к такому активному восстановлению функции спинного мозга после повреждений была ранее неизвестна. Еще более важным является то, что

спонтанное восстановление спинного мозга сопровождается активным восстановлением двигательных функций в пораженной части тела.

Сейчас медики пытаются понять, как именно нервной системе удается инициировать такой масштабный восстановительный процесс – рост нервных цилиндров после травмы. Если они смогут это выяснить,

они перейдут к созданию лекарств или генов, которые могли бы при введении в организм провоцировать восстановление поврежденных участков спинного мозга при серьезных травмах, когда естественное восстановление не происходит.

Кроме того, работа имеет и методологическую ценность. Исследования модельных приматов являются важнейшей ступенью применения фундаментальных научных открытий для разработки практически терапевтических методов лечения людей, подчеркивают авторы работы. Устройство спинного мозга человека и других приматов отличается от спинного мозга грызунов и общей анатомией, и специфическими функциями. Например, корково-спинномозговой (пирамидный) путь – набор отростков нервных клеток, соединяющий кору головного мозга и спинной мозг, – у приматов играет значительно более важную роль в движении мышц, чем у грызунов.

«При повреждениях сходной степени тяжести у грызунов восстановление функций спинного мозга и, соответственно, конечностей протекает значительно хуже, чем у приматов. Теперь нам необходимо понять, что именно заставляет нервные отростки активно создавать новые соединения, восстанавливая двигательные функции. Это важнейшая задача, решение которой может привести к разработке клинических препаратов для пациентов со сложными повреждениями центральной нервной системы», – подытожил Розенцвейг.

Чем древнее, тем человечнее

В 1976 году в ЮАР были найдены превосходно сохранившиеся яйца небольшого травоядного динозавра массоспондила (Massospondylus). Небольшой динозавр (в длину он не превышал пяти метров) примечателен тем, что он жил в ранний юрский период (200–183 млн лет назад) и является одним из самых древних динозавров. 30 лет останки провели в музее (сейчас они находятся в Королевском музее Онтарио), после чего их исследованием занялись канадские ученые из Университета Торонто.

Работа, проливающая свет на процесс развития и роста ранних динозавров, опубликована в Journal of Vertebrate Paleontology.

Эмбрионы массоспондила, кроме всего прочего, являются самыми древними из найденных на сегодняшний день зародышей наземных позвоночных,

поэтому изучение процесса их развития особенно интересно.

Массоспондилы имели длинную шею и хвост и во взрослом возрасте могли передвигаться на двух ногах. Передними лапами они защищались от хищников и собирали листву, которой питались. Детеныши массоспондилов передвигались на четырех ногах. Этих динозавров относят к группе прозауроподов – предков зауроподов, к которым относятся знаменитые гиганты диплодоки и бронтозавры.

Подробное исследование хрупких останков стало возможным благодаря новейшим технологиям подготовки образцов и их микроскопического исследования, отмечает профессор Роберт Рейш, руководивший работой.

Древнейшие эмбрионы динозавров сохранились настолько хорошо, что ученые смогли полностью восстановить строение скелета животного и сделать ряд важных выводов о его анатомии.

Уровень оссификации – степень завершенности формирования костной ткани скелета – говорит о том, что эмбрионы были уже взрослыми и готовились покинуть оболочку яйца. Анализ строения эмбрионов подтвердил, что будущие детеныши очень сильно отличались от взрослых особей по пропорциям тела. 20-сантиметровые «детки» намеревались ходить на четырех ногах, их передние конечности были относительно длинными, а головы – непропорционально большими. В процессе роста они принципиально менялись: у взрослых особей головы были маленькими, а передние конечности заметно меньше задних. Таким образом, в процессе развития динозавров шея и задние конечности росли быстрее, чем голова и передние конечности. Напротив, пропорции тела потомков прозауроподов – зауроподов – во взрослом возрасте больше напоминали пропорции тела найденных эмбрионов.

В этом развитие массоспондила напоминает человеческое – в раннем возрасте детеныш неуклюж и непропорционален, его тело удлиняется и приобретает правильные очертания в процессе роста.

Кроме того, зародыши (как и человеческие младенцы) лишены зубов. В совокупности с нарушенными пропорциями тела это позволяет ученым предположить, что при рождении они были беспомощными и неспособными добывать пищу. На первых этапах развития о маленьких массоспондилах, скорее всего, приходилось заботиться их родителям.

«Это исследование приоткрывает окно в мир древнейшей истории динозавров и их эволюции. Прозауроподы – это первые динозавры, обитавшие на больших территориях суши. В свое время они были одними из самых многочисленных обитателей Земли, поэтому их биология представляет огромный интерес для изучения эры динозавров», – отметил Рейш.

Первые останки массоспондилов были найдены в середине XIX века в ЮАР, и они стали одними из первых динозавров, получивших название. После этого останки прозауроподов находили в Лесото и Зимбабве.