Die Forscher kamen zu diesem Schluss, indem sie Mäuseembryonen im Stadium der Gastrulation untersuchten — der frühen Phase der Körperbildung. Sie zeigten, dass sich das Hinterhirn, oder Rhombencephalon, auf einem separaten Weg entwickelt und nicht aus derselben Zelllinie stammt, aus der sich das Vorder- und Mittelhirn bildet.
Die Autoren identifizierten zwei Gruppen von Vorläuferzellen. Eine exprimiert das Gen Otx2 und gibt dem Vorder- und Mittelhirn den Ursprung, die andere exprimiert das Gen Gbx2 und bildet das Hinterhirn; diese Populationen überschneiden sich seit den frühesten Entwicklungsstadien nicht.
Nach Ansicht der Wissenschaftler stellt dies die Theorie infrage, wonach das gesamte Gehirn in einem frühen Stadium des Embryos aus einer einzigen Vorläuferzelle entsteht. Dieser Schluss kann, wie aus der Arbeit hervorgeht, helfen, Hinterhirn-Neuronen in der Petrischale zu züchten und ihre Funktionen zu untersuchen.
Mit diesen Daten gelang es dem Team erstmals, aus menschlichen Stammzellen funktionelle motorische Neuronen des Hinterhirns zu gewinnen. Sie zeigten elektrische Aktivität und produzierten Proteine, die für Hinterhirnsegmente charakteristisch sind, die für die Muskeln des Gesichts und des Schluckens zuständig sind.
Die Autoren verbinden diesen Ansatz mit der Erforschung der spinalen Muskelatrophie und der amyotrophen Lateralsklerose, bei denen die Neuronen des Hinterhirns nach und nach versagen. Die Studie weist darauf hin, dass Patienten bei diesen Krankheiten die Fähigkeit zu schlucken und zu atmen verlieren.
Ein ähnliches zweikomponentiges Muster der Gehirnentwicklung verfolgten die Forscher bei Hühnern, Zebrafischen und Seeigeln, die einen entfernten gemeinsamen Vorfahren mit dem Menschen haben. Bei Quallen, die sich vor 600–700 Mio. Jahren evolutionär vom Menschen getrennt haben, befinden sich zwei Nervensysteme an entgegengesetzten Enden des Körpers, was nach Einschätzung der Autoren auf einen sehr alten Ursprung dieser Aufteilung hinweist.
Quellen
