پژوهش تازه Stanford Medicine نشان می‌دهد مغز انسان از دو جمعیت سلولی اولیه با منشأ متفاوت شکل می‌گیرد؛ یافته‌ای که مدل رشد مغز و مطالعه بیماری‌هایی مانند ALS و SMA را تغییر می‌دهد.
- مغز انسان از نظر آناتومیک یک عضو است، اما بخش‌های آن می‌توانند منشأهای تکوینی متفاوت داشته باشند.
- Otx2 با مسیر Forebrain/Midbrain و Gbx2 با مسیر Hindbrain مرتبط است.
- این کشف امکان تولید نورون‌های حرکتی Hindbrain از سلول‌های بنیادی انسانی را فراهم کرده و مدل تازه‌ای برای مطالعه ALS و SMA ایجاد می‌کند.
آیا انسان واقعاً دو مغز دارد؟
نه؛ اگر از عبارت «دو مغز» تصور دو مغز مستقل در جمجمه دارید، پاسخ روشن است: انسان یک مغز دارد. منظور پژوهش تازه Stanford Medicine از «دو مغز» این است که بخش‌های مختلف مغز در دوران جنینی از دو جمعیت سلولی اولیه و جدا از هم منشأ می‌گیرند.
مطالعه‌ای که در سپتامبر ۲۰۲۶ در Nature Neuroscience منتشر شد، نشان می‌دهد پیش‌ماده‌های سلولی سازنده Forebrain و Midbrain با پیش‌ماده‌های سازنده Hindbrain از همان مراحل بسیار ابتدایی رشد جنین مسیرهای جداگانه‌ای دارند. این یافته مدل قدیمی درباره منشأ مشترک تمام مغز را به چالش می‌کشد و هم‌زمان راه تازه‌ای برای تولید سلول‌های عصبی Hindbrain در آزمایشگاه باز می‌کند.
مدل قدیمی رشد مغز چه می‌گفت؟
برای سال‌ها تصور غالب این بود که تمام بخش‌های مغز از یک جمعیت مشترک از Progenitor Cellها یا سلول‌های پیش‌ساز ایجاد می‌شوند.
به زبان ساده، این مدل را می‌توان شبیه یک درخت در نظر گرفت: یک تنه اولیه شکل می‌گیرد و سپس شاخه‌های مختلف آن به سمت Forebrain، Midbrain و Hindbrain حرکت می‌کنند.
در این دیدگاه، تفاوت میان بخش‌های مختلف مغز عمدتاً در مراحل بعدی رشد ایجاد می‌شد. بنابراین دانشمندان انتظار داشتند بتوانند یک جمعیت اولیه از سلول‌های عصبی را در آزمایشگاه بگیرند و با تغییر سیگنال‌های رشد، آن را به انواع مختلف نورون تبدیل کنند.
اما مطالعه جدید نشان می‌دهد تصویر اولیه احتمالاً متفاوت است: دو مسیر سلولی موازی از همان ابتدا شکل می‌گیرند و هر مسیر به سمت بخش خاصی از مغز متعهد می‌شود.
Gastrulation چیست؟ ساده‌ترین توضیح ممکن
Gastrulation یکی از نخستین مراحل مهم رشد جنین است؛ زمانی که توده اولیه سلول‌ها شروع می‌کند به مرتب‌شدن و ساختن نقشه کلی بدن.
اگر رشد جنین را مانند ساختن یک شهر تصور کنیم، Gastrulation مرحله‌ای است که در آن مشخص می‌شود بخش‌های مختلف شهر تقریباً کجا قرار خواهند گرفت و چه نوع ساختمان‌هایی در هر قسمت ساخته می‌شوند.
اهمیت این مرحله برای پژوهش جدید در این است که دانشمندان متوجه شدند دو مسیر سازنده مغز پیش از آنکه مغز به ساختار پیچیده امروزی تبدیل شود، در همین مراحل بسیار اولیه از یکدیگر جدا هستند.
Progenitor Cell چیست؟
Progenitor Cell یا سلول پیش‌ساز را می‌توان یک «سلول مادرِ تخصصی‌شونده» دانست. این سلول هنوز به یک سلول نهایی مانند نورون تبدیل نشده، اما مسیر آینده آن تا حد زیادی مشخص شده است.
در این پژوهش، مسئله مهم این بود که آیا یک جمعیت مشترک از چنین سلول‌هایی تمام مغز را می‌سازد یا اینکه از همان ابتدا چند جمعیت متفاوت وجود دارند.
نتایج مطالعه نشان داد که دست‌کم برای بخش‌های بررسی‌شده مغز، گزینه دوم با داده‌های آزمایشگاهی سازگار است.
دو جمعیت سلولی؛ Otx2 برای جلو و Gbx2 برای عقب
پژوهشگران با بررسی جنین‌های موش دریافتند دو جمعیت متفاوت از سلول‌های پیش‌ساز در مراحل اولیه رشد ظاهر می‌شوند.
- سلول‌های دارای بیان Otx2: مسیر تشکیل Forebrain و Midbrain را دنبال می‌کنند.
- سلول‌های دارای بیان Gbx2: به سمت تشکیل Hindbrain متعهد می‌شوند.
نکته مهم این بود که این دو جمعیت سلولی با یکدیگر هم‌پوشانی نداشتند. به بیان ساده، سلول‌های مسیر Otx2 به مسیر Gbx2 تبدیل نشدند و برعکس.
ردیابی دودمان سلولی یا Lineage Tracing به پژوهشگران اجازه داد سرنوشت این سلول‌ها را در مراحل بعدی دنبال کنند. نتیجه نشان داد Forebrain و Midbrain از یک مسیر اولیه می‌آیند، در حالی که Hindbrain مسیر دیگری دارد.
کروماتین چه نقشی در جدایی دو مسیر دارد؟
پژوهشگران فقط به دنبال محل قرارگیری سلول‌ها نبودند. آنها ساختار Chromatin را نیز بررسی کردند.
کروماتین را می‌توان مانند بسته‌بندی DNA در داخل سلول تصور کرد. DNA حاوی اطلاعات ژنتیکی است، اما همه ژن‌ها در هر لحظه برای سلول قابل استفاده نیستند. نحوه بسته‌بندی DNA تعیین می‌کند کدام بخش‌ها راحت‌تر در دسترس سلول قرار بگیرند.
در سلول‌های مربوط به Forebrain و Midbrain و سلول‌های مربوط به Hindbrain، معماری کروماتین متفاوت بود. این تفاوت‌ها با هویت آینده هر جمعیت سلولی ارتباط داشتند و به نظر می‌رسید از همان مراحل اولیه، مسیر رشد آنها را از یکدیگر جدا می‌کنند.
بنابراین مسئله فقط این نیست که دو گروه سلولی «دو علامت ژنتیکی متفاوت» دارند؛ محیط تنظیم ژن آنها نیز از ابتدا متفاوت است.
چرا این یافته می‌تواند توضیح دهد چرا تولید نورون‌های Hindbrain دشوار بود؟
دانشمندان سال‌ها تلاش کرده‌اند انواع مختلف نورون‌های انسانی را از سلول‌های بنیادی در آزمایشگاه تولید کنند. یکی از چالش‌های مهم، ساخت نورون‌های اختصاصی Hindbrain بود.
نتیجه جدید یک توضیح مهم ارائه می‌کند: اگر سلولی که در ابتدا به مسیر Forebrain یا Midbrain متعهد شده باشد، دیگر نمی‌توان به‌سادگی انتظار داشت که همان سلول را به یک سلول Hindbrain تبدیل کرد.
به همین دلیل، روش مؤثرتر این است که دانشمندان از همان ابتدای فرایند تمایز سلولی، مسیر Hindbrain را انتخاب کنند.
Rayyan Jokhai، یکی از نویسندگان اول مطالعه، توضیح داده است که توجه به مراحل بسیار ابتدایی رشد به پژوهشگران اجازه داد این جدایی بنیادی را پیدا کنند.
آزمایش فقط روی موش انجام نشد؛ سرنخ‌های تکاملی چه می‌گویند؟
پژوهشگران برای بررسی اینکه آیا این الگوی دوگانه فقط ویژگی موش یا پستانداران است، شواهد مربوط به گونه‌های مختلف را بررسی کردند.
این بررسی‌ها شامل مرغ، Zebrafish و Acorn Worm بود.
موش
در جنین موش، ردیابی دودمان سلولی نشان داد دو جمعیت پیش‌ساز در مرحله Gastrulation به‌صورت موازی شکل می‌گیرند. جمعیت مرتبط با Otx2 به Forebrain و Midbrain می‌رسد و جمعیت مرتبط با Gbx2 به Hindbrain منتهی می‌شود.
مرغ
بررسی مرغ نشان داد الگوی جدایی مسیرهای عصبی فقط به پستانداران محدود نیست. این موضوع اهمیت تکاملی یافته را بیشتر می‌کند.
Zebrafish
Zebrafish نیز به‌عنوان یکی از مدل‌های مهم زیست‌شناسی رشد، شواهدی از این سازمان‌دهی دوگانه ارائه کرد. وجود چنین الگویی در جانوری با فاصله تکاملی قابل‌توجه از انسان نشان می‌دهد این معماری احتمالاً بسیار قدیمی‌تر از ظهور پستانداران است.
Acorn Worm؛ یک سرنخ بسیار قدیمی
یکی از جالب‌ترین بخش‌های پژوهش، بررسی Acorn Worm یا کرم بلوط بود؛ جانوری دریایی که از خویشاوندان دور انسان محسوب می‌شود.
پژوهشگران با مشاهده الگوهای مشابه در این جانور، شواهدی به دست آوردند که نشان می‌دهد دو سامانه عصبی با منشأ متفاوت ممکن است ریشه‌ای بسیار قدیمی در تاریخ تکامل جانوران داشته باشند.
مجموع این یافته‌ها پژوهشگران را به این فرض رسانده است که الگوی دو منشأ برای بخش‌های مختلف مغز می‌تواند دست‌کم حدود ۵۵۰ میلیون سال در تاریخ تکاملی حفظ شده باشد.
آیا اجداد بسیار قدیمی ما هم «دو مغز» داشتند؟
این جمله نباید به معنای داشتن دو مغز مستقل مانند مغز انسان امروزی تفسیر شود.
برداشت پژوهشگران این است که در طول تکامل، دو سامانه عصبی با منشأ جداگانه وجود داشته‌اند و در مسیر تکامل مهره‌داران، این سامانه‌ها در کنار یکدیگر سازمان یافته‌اند.
Kyle Loh، نویسنده ارشد مطالعه، این ایده را مطرح می‌کند که تکامل ممکن است دو سامانه عصبی موجود را از نظر فضایی به یکدیگر نزدیک کرده باشد. بنابراین مغز امروزی را می‌توان از منظر تکوینی، یک ساختار مرکب دانست که از دو مسیر سلولی بسیار قدیمی شکل گرفته است.
در همین زمینه، Stanford Medicine اشاره می‌کند که حتی شواهد مربوط به جانورانی مانند Jellyfish نیز نشان‌دهنده وجود دو سامانه عصبی در دو انتهای بدن آنهاست؛ با این حال این موضوع با داشتن دو مغز مستقل در انسان یکسان نیست.
یک دستاورد مهم: ساخت نورون‌های حرکتی Hindbrain از سلول بنیادی انسان
اهمیت این پژوهش فقط در بازنویسی مدل رشد مغز نیست. پژوهشگران توانستند از Human Pluripotent Stem Cells برای تولید نورون‌های حرکتی اختصاصی Hindbrain استفاده کنند.
سلول بنیادی پرتوان انسانی می‌تواند در مسیرهای مختلف تمایز قرار بگیرد و به انواع زیادی از سلول‌های بدن تبدیل شود. پژوهشگران با استفاده از اطلاعات به‌دست‌آمده درباره مسیر رشد Hindbrain، این سلول‌ها را به سمت تولید نورون‌های حرکتی این بخش هدایت کردند.
آنها مشخصاً موفق شدند نورون‌های حرکتی مرتبط با Rhombomere 5/6 را تولید کنند؛ نوعی از نورون‌ها که تولید آنها در آزمایشگاه پیش از این دشوار بود. این سلول‌ها نشانه‌های عملکردی نورون‌های واقعی را نشان دادند، از جمله فعالیت الکتریکی موسوم به Action Potential و تولید پروتئین‌هایی که با بخش‌های Hindbrain کنترل‌کننده عضلات صورت و بلع ارتباط دارند.
چرا این موضوع برای ALS و SMA مهم است؟
ALS و SMA از بیماری‌هایی هستند که می‌توانند نورون‌های حرکتی را تحت تأثیر قرار دهند. بخشی از نورون‌های مهم برای بلع و تنفس در Hindbrain قرار دارند.
یکی از مشکلات بزرگ پژوهش درباره این بیماری‌ها، دسترسی بسیار محدود به بافت زنده مغز انسان است. دانشمندان نمی‌توانند برای مطالعه مستقیم سلول‌های عصبی Hindbrain به‌طور معمول از مغز افراد زنده نمونه‌برداری کنند.
اما اگر بتوان سلول‌های بنیادی انسانی را به نورون‌های Hindbrain تبدیل کرد، پژوهشگران می‌توانند سلول‌هایی با ویژگی‌های مرتبط با این ناحیه را در آزمایشگاه مطالعه کنند.
- می‌توان بررسی کرد نورون‌های Hindbrain چگونه رشد می‌کنند.
- می‌توان بررسی کرد در ALS یا SMA چه تغییراتی در عملکرد آنها ایجاد می‌شود.
- می‌توان اثر جهش‌های مرتبط با بیماری را در مدل‌های سلولی مطالعه کرد.
- می‌توان مسیرهای احتمالی درمانی را در محیط آزمایشگاهی بررسی کرد.
این موضوع به معنی وجود درمان جدید برای ALS یا SMA نیست. دستاورد فعلی در درجه اول ایجاد یک مدل آزمایشگاهی جدید برای مطالعه بیماری است. پژوهشگران Stanford Medicine نیز بر استفاده از این نورون‌ها برای درک بهتر بیماری‌ها و حرکت به سمت پژوهش‌های درمانی آینده تأکید کرده‌اند.
این کشف چه چیزی را درباره مغز انسان تغییر می‌دهد؟
مهم‌ترین تغییر، نگاه به مغز به‌عنوان محصول یک مسیر سلولی واحد نیست. مطالعه جدید نشان می‌دهد دست‌کم بخش‌های اصلی مورد بررسی، از دو جمعیت پیش‌ساز جداگانه در نخستین مراحل رشد جنینی ایجاد می‌شوند.
به زبان ساده:
- مسیر اول: Progenitorهای مرتبط با Otx2 → Forebrain و Midbrain
- مسیر دوم: Progenitorهای مرتبط با Gbx2 → Hindbrain
- نقطه جدایی: مراحل بسیار ابتدایی رشد و Gastrulation
- تفاوت مهم: مسیرهای سلولی و معماری Chromatin از ابتدا متفاوت است.
- نتیجه کاربردی: امکان تولید نورون‌های حرکتی Hindbrain از سلول‌های بنیادی انسانی
پس آیا باید بگوییم انسان «دو مغز» دارد؟
از نظر آناتومی، خیر. انسان یک مغز دارد که بخش‌های مختلف آن با یکدیگر ارتباط گسترده دارند و به‌صورت یک سامانه عصبی واحد عمل می‌کنند.
عبارت «دو مغز» در گزارش این پژوهش یک بیان ساده‌شده برای توصیف دو منشأ تکوینی و تکاملی متفاوت است. منظور این نیست که در سر انسان دو مغز مستقل وجود دارد یا اینکه Forebrain و Hindbrain دو عضو جداگانه هستند که هرکدام به‌طور مستقل کار می‌کنند.
اهمیت واقعی کشف در این است که دانشمندان اکنون تصویر دقیق‌تری از این دارند که این بخش‌ها در ابتدای شکل‌گیری جنین چگونه پدید می‌آیند و چرا برخی انواع نورون‌ها در آزمایشگاه به‌سادگی قابل تولید نیستند.
پرسش‌های متداول
آیا انسان واقعاً دو مغز دارد؟
خیر. انسان از نظر آناتومیک یک مغز دارد. «دو مغز» در این پژوهش به دو منشأ سلولی متفاوت برای بخش‌های Forebrain/Midbrain و Hindbrain اشاره دارد.
Otx2 و Gbx2 چه هستند؟
Otx2 و Gbx2 ژن‌هایی هستند که در شناسایی دو جمعیت متفاوت از سلول‌های پیش‌ساز مغز در مراحل اولیه رشد جنینی نقش دارند. جمعیت Otx2 به Forebrain و Midbrain و جمعیت Gbx2 به Hindbrain مرتبط بود.
Gastrulation چیست؟
Gastrulation مرحله‌ای بسیار ابتدایی از رشد جنین است که در آن سلول‌ها سازمان‌دهی می‌شوند و نقشه اولیه بدن شکل می‌گیرد.
این کشف چه کمکی به پژوهش ALS و SMA می‌کند؟
پژوهشگران توانسته‌اند از سلول‌های بنیادی پرتوان انسانی نورون‌های حرکتی Hindbrain تولید کنند. این سلول‌ها می‌توانند مدل آزمایشگاهی مناسب‌تری برای مطالعه بیماری‌های مرتبط با نورون‌های حرکتی فراهم کنند.
آیا این کشف به معنی وجود دو مغز در انسان‌های امروزی است؟
خیر. یافته درباره منشأ رشد جنینی و تاریخ تکاملی مغز است، نه وجود دو مغز مستقل در سر انسان.
جمع‌بندی
آیا انسان واقعاً دو مغز دارد؟ از نظر آناتومیک پاسخ منفی است، اما پژوهش جدید Stanford Medicine نشان می‌دهد مغز انسان از نظر تکوینی داستان پیچیده‌تری دارد. Forebrain و Midbrain از یک جمعیت پیش‌ساز مرتبط با Otx2 و Hindbrain از جمعیتی متفاوت مرتبط با Gbx2 شکل می‌گیرد؛ دو مسیری که از مراحل بسیار ابتدایی رشد جنینی از یکدیگر جدا هستند.
مشاهده الگوی مشابه در موش، مرغ، Zebrafish و Acorn Worm نیز این احتمال را تقویت می‌کند که این جدایی ریشه‌ای بسیار قدیمی در تکامل جانوران داشته باشد. مهم‌تر از همه، شناخت این مسیر به پژوهشگران اجازه داده است نورون‌های حرکتی Hindbrain را از سلول‌های بنیادی انسانی تولید کنند؛ دستاوردی که می‌تواند مطالعه بیماری‌هایی مانند ALS و SMA را دقیق‌تر و عملی‌تر کند.
برای مطالعه بیشتر درباره رشد مغز و یافته‌های جدید علوم اعصاب، مطالب علمی فوت‌وفن را دنبال کنید.
منابع اصلی: Stanford Medicine؛ مقاله «Two parallel neural ectoderm progenitors contribute to the developing brain» منتشرشده در Nature Neuroscience در سپتامبر ۲۰۲۶.
