Creierul uman nu este remarcabil doar prin dimensiune, ci mai ales prin felul în care se dezvolta. În comparatie cu alte mamifere, el are nevoie de mult mai mult timp pentru a-si construi si rafina retelele de neuroni.
Aceasta dezvoltare lenta, care continua ani întregi dupa nastere, ar putea fi una dintre cheile abilitatilor cognitive care ne diferentiaza de celelalte vietuitoare. O noua cercetare realizata de oamenii de stiinta de la Institutul Zuckerman din cadrul Universitatii Columbia indica un posibil mecanism biologic aflat în spatele acestui proces.
Cercetatorii au descoperit ca microgliile – celulele imunitare ale creierului – se maturizeaza la oameni într-un ritm uimitor de lent. În timp ce la soareci aceste celule ajung la maturitate în aproximativ trei saptamâni, la oameni procesul poate dura între patru si opt ani.
Iar în centrul acestei diferente se afla o gena cu o particularitate rara: SRGAP2, una dintre genele care au fost duplicate în mod specific în evolutia umana. Descoperirea sugereaza ca evolutia nu a modificat doar neuronii pentru a produce un creier mai complex. Este posibil ca ea sa fi reglat în acelasi timp si celulele care îi sustin, protejeaza si modeleaza dezvoltarea.
„Gradinarii” creierului
Mult timp, microgliile au fost privite ca un sistem imunitar al creierului. Ele detecteaza si combat amenintarile, elimina celulele deteriorate si contribuie la mentinerea sanatatii tesutului nervos. Însa în ultimii aproximativ 20 de ani, cercetatorii au descoperit ca rolul lor este mult mai complex.
Microgliile participa activ la construirea circuitelor neuronale. În timpul dezvoltarii creierului, ele analizeaza conexiunile dintre neuroni si contribuie la stabilirea celor care trebuie pastrate si a celor care trebuie eliminate.
Procesul seamana, într-un anumit sens, cu tunderea unui copac: nu este important doar câte ramuri apar, ci si care dintre ele ramân pentru ca structura finala sa fie cât mai eficienta. Aceste celule pot influenta inclusiv cât de puternice sunt anumite conexiuni dintre neuroni. Prin urmare, microgliile nu sunt simpli „gunoieri” ai creierului, ci participa la reglarea fina a circuitelor responsabile de perceptie, învatare si comportament. Ele reprezinta aproximativ 5-10% dintre celulele creierului, ceea ce înseamna ca, desi sunt mult mai putin cunoscute publicului decât neuronii, au un rol important în arhitectura sistemului nervos.
Echipa de la Institutul Zuckerman studiaza de mai bine de 15 ani gena SRGAP2. Cercetarile anterioare aratasera ca anumite copii ale acestei gene aparute în evolutia umana determina neuronii sa formeze mai multe sinapse, adica puncte de comunicare între celule. În acelasi timp, aceste conexiuni se maturizeaza mai lent.
Combinatia este neobisnuita: mai multe conexiuni, dar o dezvoltare mai lenta a acestora. Ea ar putea contribui la formarea unor retele neuronale mai dense si mai sofisticate, capabile sa proceseze si sa stocheze informatii într-un mod caracteristic creierului uman. Noul studiu a adus însa o surpriza.
Versiunile umane ale genei SRGAP2 s-au dovedit a fi de aproape zece ori mai abundente în microglii decât în neuroni. Pentru cercetatori, aceasta a ridicat o întrebare esentiala: de ce este o gena cunoscuta pentru efectele sale asupra dezvoltarii neuronilor atât de activa în celulele imunitare ale creierului? Experimentele au oferit un posibil raspuns.
Dezvoltarea prelungita
Atunci când oamenii de stiinta au comparat celulele umane cu cele de soarece, au observat ca SRGAP2 încetineste dramatic maturizarea microgliilor umane. Diferenta este spectaculoasa: daca microgliile unui soarece ajung la maturitate în aproximativ trei saptamâni, cele umane pot avea nevoie de patru pâna la opt ani.
Aceasta diferenta se potriveste cu o caracteristica fundamentala a creierului nostru: dezvoltarea sa prelungita. În biologie, fenomenul este asociat cu neotenia, termen folosit pentru descrierea pastrarii unor caracteristici juvenile sau a prelungirii etapelor de dezvoltare.
Creierul uman ramâne, într-un anumit sens, „în constructie” mult timp dupa nastere. Conexiunile dintre neuroni continua sa se formeze, sa se consolideze sau sa fie eliminate pe parcursul copilariei si adolescentei.
Noua cercetare sugereaza ca aceasta dezvoltare lenta nu este specifica neuronilor. Microgliile ar putea urma acelasi ritm, ceea ce le-ar permite sa influenteze mai mult timp formarea si rafinarea circuitelor cerebrale.
Una dintre ipotezele cercetatorilor este ca SRGAP2 actioneaza ca un fel de coordonator al „vitezei” dezvoltarii. Gena ar putea ajuta neuronii si microgliile sa evolueze într-un ritm compatibil, astfel încât celulele care construiesc circuitele cerebrale si cele care le ajusteaza sa ramâna sincronizate. Deocamdata, oamenii de stiinta nu sustin ca au descoperit „gena inteligentei”.
Relatia dintre o gena si capacitatile cognitive umane este mult prea complexa pentru o asemenea concluzie. Ceea ce au identificat este însa o piesa importanta dintr-un puzzle mult mai mare: un mecanism genetic care pare sa prelungeasca dezvoltarea unor celule esentiale ale creierului.
Descoperirea ar putea avea implicatii si pentru întelegerea bolilor neurologice. Microgliile sunt implicate atât în dezvoltarea creierului, cât si în anumite tulburari de neurodezvoltare si boli neurodegenerative.
Daca oamenii de stiinta vor reusi sa înteleaga exact cum modifica SRGAP2 ritmul de maturizare al acestor celule, ar putea obtine informatii noi despre ceea ce face creierul uman diferit – inclusiv despre motivele pentru care este vulnerabil la anumite boli. Astfel, una dintre explicatiile pentru extraordinara complexitate a mintii umane s-ar putea afla nu doar în numarul enorm de neuroni sau în conexiunile dintre ei, ci si în timpul de care creierul are nevoie pentru a se construi.
Evolutia ar fi putut transforma lentoarea într-un avantaj: un proces mai îndelungat, dar care permite o reglare mai fina si o arhitectura neuronala de o complexitate fara precedent în lumea animala.
GABRIEL TUDOR
Comentarii