Лаборатория Колд-Спринг-Харбор 2 марта 2026 года
Ваш мозг начинается с одной клетки. Когда все будет готово, он превратится в невероятно сложную и мощную сеть, состоящую примерно из 170 миллиардов клеток. Как он формируется? Нейробиологи из Лаборатории Колд-Спринг-Харбор нашли удивительно простой ответ, который может иметь далеко идущие последствия для биологии и искусственного интеллекта.
Стэн Керстйенс, постдокторант в лаборатории профессора Энтони Задора, формулирует этот вопрос с точки зрения позиционной информации. «Единственное, что «видит» клетка, — это она сама и соседние клетки, — объясняет он. — Но ее судьба зависит от того, где она находится. Клетка, оказавшаяся не на своем месте, становится чем-то другим, и мозг развивается неправильно. Поэтому каждая клетка должна решить два вопроса: где я нахожусь и что я делаю?» И кем же мне нужно стать?»
В исследовании, опубликованном в журнале Neuron, Керстйенс, Задор и их коллеги из Гарвардского университета и Швейцарской высшей технической школы Цюриха выдвинули новую теорию о том, как мозг формируется в процессе развития.
Долгое время исследователи считали, что клетки обмениваются информацией о своем местоположении в основном с помощью химических сигналов. Это хорошо работает, когда речь идет всего о нескольких клетках, объясняет Керстьенс. Но мозг — это не несколько клеток. Это миллиарды нейронов, и каждый из них должен оказаться в строго определенном месте. Химические сигналы могут распространяться лишь на небольшое расстояние, прежде чем ослабнут. Так как же клетки в растущем мозге автоматически «знают», где они находятся?
Ответ, который предлагает Керстьенс, близок к истине. «Подумайте о том, как человеческие популяции расселялись по территории страны на протяжении многих поколений, — говорит он. — Потомки селятся рядом с родителями, поэтому люди, имеющие общих предков, оказываются в соседних регионах, что приводит к формированию крупномасштабных географических структур без связи на больших расстояниях. Мы утверждаем, что аналогичный принцип действует и в развивающемся мозге. Клетки, произошедшие от одного и того же предшественника, как правило, остаются рядом друг с другом».
Чтобы проверить эту теорию, Керстйенс и его коллеги создали то, что они назвали «моделью масштабируемой позиционной информации на основе родословной». Они начали с теоретических расчетов. Затем проверили свою гипотезу на практике, изучив экспрессию отдельных и групповых генов в развивающемся мозге мышей. Наконец, они подтвердили свои результаты на данио-рерио, показав, что модель можно применять для изучения мозга разных размеров.
По словам Керстженса, эта модель подтверждает идею о том, что химическая передача сигналов работает в связке с механизмом, основанным на клеточных линиях, для передачи позиционной информации. И хотя его работа посвящена мозгу, эта теория может быть применима ко многим другим типам развивающихся тканей, в том числе к опухолям. Возможно, она даже применима к самовоспроизводящимся моделям искусственного интеллекта, которые передают информацию от одного поколения к другому, как это делают клетки нашего мозга.
"Пожалуй, самое важное заключается в том, что изучение того, как из одной клетки вырастает сложный орган, может помочь ученым разгадать фундаментальные тайны разума.
Мозг каким-то образом делает нас разумными. Как ему удалось накопить этот потенциал не только за время своего развития, но и за время эволюции? Это одна из частей большой головоломки".
Стэн Керстиенс, постдокторант в лаборатории профессора Энтони Задора
Источник:
Лаборатория в Колд - Спринг-Харборе (https://www.cshl.edu/a-new-theory-of-brain-development/)
Ссылка на журнал:
Керстьенс С., и др. (2026). Модель масштабируемой позиционной информации на основе клеточных линий в процессе развития мозга позвоночных. Neuron. DOI: 10.1016/j.neuron.2025.12.043. https://www.cell.com/neuron/abstract/S0896-6273(25)01000-1
Чтобы написать отзыв нужно авторизоватся