Стэнфорд: мозг — это два разных органа. Правда?

Мозг - это два органа?

Ваш мозг - два отдельных органа? В сентябре две тысячи двадцать шестого года Стэнфордский университет заявил: исследование показало, что человеческий мозг - два отдельных органа. Смитсониан описал ярче: две разные нервные системы, сдавленные вместе. Не о левом и правом полушариях и не о пациентах с расщепленным мозгом.

Разделение идет спереди назад. С одной стороны передний и средний мозг. С другой - задний мозг, у основания черепа, где мозг соединяется со спинным мозгом. Утверждение: эти части растут из разных типов клеток-предшественников.

Через пять дней научный редактор Арс Техника написал: у вас не два мозга. Кто прав? Сначала короткий ответ. Опыты убедительно показывают две группы клеток-предшественников, но не исключают краткого общего предшественника.

Два органа - лишь интерпретация, и ведущий ученый называет это только идеей. Где кончаются доказательства и начинается идея, покажет опыт с саламандрами тысяча девятьсот пятьдесят второго года.

Одна нервная пластинка из учебника

У позвоночных мозг начинается плоским слоем клеток на спине эмбриона: нервной пластинкой. Слой сворачивается в трубку, чей передний конец раздувается в мозг. Как слой узнает, какой конец станет передним мозгом, а какой задним? В 1952 году нидерландский эмбриолог Питер Ньивкоп изучал зародыши тритонов и саламандр.

Он вставлял лоскуты наружной ткани в нервную ткань эмбриона на разных уровнях. Дальний от эмбриона кончик каждого лоскута становился тканью переднего мозга. Ближе к основанию он становился задними отделами, соответствуя уровню вставки. Такие опыты привели его к двухэтапной модели.

На первом этапе сигнал превращает обычную наружную ткань в нервную. Без воздействия новая нервная ткань образует только передний и средний мозг. На втором этапе другой сигнал действует лишь на нервную ткань и смещает ее назад. Чем дольше и сильнее воздействие, тем дальше назад: задний мозг, потом спинной мозг.

Здесь один исходный слой, а задняя часть мозга - преобразованная передняя. Обзор 1999 года писал: модель сохранилась и объясняла новые опыты. Новость Нейчер о работе 2026 года тоже начинается с той же картины. Там сказано: многие считали, что весь мозг возникает из одного типа клеток-предшественников.

Кайл Ло, биолог Стэнфорда и руководитель работы, сравнивает мозг с легким. У легкого две доли, левая и правая, но не два происхождения. Части мозга соединены концами, поэтому единое происхождение казалось очевидным. Дальше важны два гена: Otx2 и Gbx2.

У мыши Otx2 активен в переднем и среднем мозге, Gbx2 - спереди в заднем мозге. Они встречаются на границе среднего и заднего мозга. В исследовании 1999 года у мышей без Gbx2 зона Otx2 распространялась назад. Включение Gbx2 в зоне Otx2 сдвигало границу вперед, увеличивая задний мозг эмбрионов.

Ло говорит: еще в девяностых эти гены видели в разных частях эмбриона. Новый вопрос касается более раннего этапа. Различаются ли клетки по обе стороны этой границы с самого начала?

Эксперимент 1: мечение клеток в эмбрионе мыши

Исследование лаборатории Ло из Стэнфорда вышло в Нейчер Нейросайенс 18 сентября 2026 года. По совпадению Ньивкоп умер 18 сентября 1996 года, ровно за 30 лет до этого. Полная статья платная, но раннюю версию открыто выложили в июле 2025 года, поэтому цифры взяты из препринта. Если опубликованные цифры отличаются, я скажу.

Первый опыт отслеживал клетки во времени в эмбрионах мышей. Мышей изменили так, что одна доза препарата навсегда помечала клетку с включенным в тот момент геном заднего мозга Gbx2. Каждая помеченная клетка краснела, как и все ее потомки.

На седьмой с половиной день развития, при гаструляции, команда ввела дозу. Гаструляция формирует основные слои эмбриона, тогда впервые появляются оба типа клеток-предшественников. Здесь важен срок. Раннее исследование использовало тамоксифен, остающийся в организме несколько дней.

Он мог пометить клетки заднего мозга, включившие Gbx2 только позже. Эта команда использовала короткоживущую версию: окно метки около двенадцати часов. Через один и два дня красные клетки были в заднем мозге, ни одной в переднем или среднем. На восемнадцатый с половиной день, перед рождением, красных клеток в переднем и среднем мозге почти не было.

Метка на полдня раньше, на седьмой день, дала ту же картину. Но опыт отслеживает лишь клетки, уже бывшие сзади. Поэтому второй опыт не выбирал сторону. Использовали генетический инструмент Конфетти, случайно помечающий отдельные клетки одним из трех цветов.

Каждая помеченная клетка вырастает в небольшой кластер того же цвета. В шестнадцати эмбрионах насчитали четыреста девяносто четыре кластера из нервной ткани. Триста одиннадцать, около шестидесяти трех процентов, были в переднем и среднем мозге. Сто шестьдесят один, около тридцати трех процентов, были в заднем мозге.

Авторы описывают каждый кластер как почти полностью лежащий по одну сторону границы. Вместе это около девяноста шести процентов. Остальные двадцать два кластера, около четырех с половиной процентов, лежали по обе стороны границы. Правило важно: кластер с менее чем двумя клетками за границей относили туда, где их больше.

Если кластер с одной случайной клеткой считать смешанным, доля была бы выше. Арс Техника отметил очевидное: девяносто шесть процентов - не сто. Пресс-релиз Стэнфорда пошел дальше данных: две популяции никогда не перекрываются. Все же цифры ведут к выводу: к концу гаструляции

большинство этих клеток уже направляется к переднему или заднему мозгу.

Эксперимент 2: человеческие стволовые клетки не переходят на другую сторону

Мыши не люди, поэтому команда работала с человеческими стволовыми клетками в чашке. Несколько линий человеческих плюрипотентных стволовых клеток, способных стать почти любой тканью. За два дня разные смеси сигналов превратили их в предшественники переднего или заднего типа. Задний тип получали, добавляя FGF и ретиноид, похожий на витамин A, и блокируя BMP, TGF-beta и WNT.

Затем провели главный опыт. Клеткам заднего типа дали сигналы формирования переднего и среднего мозга. Через два дня большинство не переключилось. Клеткам переднего типа дали сигналы заднего мозга, но они тоже не переключились.

Один из двух ведущих авторов, аспирант Райян Джохай, сделал практический вывод. По его словам, прежде нейроны заднего мозга, вероятно, пытались получить из передних клеток, что исследование исключает. Но результат не был абсолютным. При совместном выращивании несколько клеток заднего типа включили SIX3, маркер передней части мозга.

Запомните этот ген: он еще появится. Команда изучила упаковку ДНК каждого типа клеток, уровень контроля под названием хроматин. Хроматин помогает определить, какие гены клетка легко использует. У двух типов клеток явно различались картины открытой и закрытой ДНК.

Авторы считают, что это различие отчасти удерживает каждую клетку на своем пути. Они предупреждают: чашка может не воспроизводить всю сложность настоящего эмбриона.

Обезьяны, цыплята, рыбы и безмозглый червь

Затем проверили, бывает ли разделение не только у мышей и людей. Повторно проанализировали опубликованные одноклеточные данные эмбрионов макак, кур и данио-рерио. Во всех случаях нашли те же две группы: переднюю и заднюю. Затем изучили животное вообще без мозга.

Желудёвый червь - небольшое ро́ющее донное животное с рассеянной сетью нервов. В 2003 нашли 22 гена, задающих нервную систему хордовых и включающихся во внешнем слое почти в том же порядке спереди назад, что у животных со спинным мозгом. Кристофер Лоу, автор той работы, также автор статьи 2026 года.

В эмбрионах желудёвого червя при гаструляции увидели то же разделение. Здесь опубликованная статья сильнее препринта. Препринт: окрашивания от одного эмбриона каждого вида. Опубликованные рисунки: пять эмбрионов кур, девять данио-рерио и десять желудёвых червей.

Люди и желудёвые черви имеют общего предка старше полумиллиарда лет. Аннотация называет пятьсот пятьдесят миллионов лет: от полухордовых, группы желудёвого червя, до млекопитающих. Ло отмечает: это было до образования суперконтинента Пангеи. При таком возрасте разделение старше всего, что в нашей линии назвали бы мозгом.

Возражения: это действительно два органа?

Две группы предшественников означают два органа? Аннотация осторожна: авторы предполагают, что мозг - составной орган. В интервью Ло идет дальше. Он сказал Наутилусу: считать мозг одним органом - исторический анахронизм.

Его довод: ученые сперва изучали мышей и людей с одним черепом, большой мягкой серой массой внутри. По крайней мере, сказал он, это два отдельных органа. Стэнфордский релиз: мозг - две древние искусно соединенные нервные системы. Но в октябре Ло сказал Лайв Сайенс: это лишь идея, которая может измениться с новыми знаниями.

Независимые ученые осторожнее. Алекс Поллен из Калифорнийского университета в Сан-Франциско, не участник работы, указал на проблему в новости Нейчер. Трудно доказать, говорит он, что две группы не происходят от одной недолговечной клетки-предшественника. Авторы согласны: это возможно.

Они пишут: результаты не исключают недолговечного общего мозгового предшественника. Сесилия Моэнс из Онкологического центра имени Фреда Хатчинсона сомневается в полной фиксации двух судеб. Она видела, как клетки меняют судьбу, даже ненадолго. Авторы оставляют вопрос открытым: нужно показать, действительно ли клетки закреплены в живом эмбрионе.

Джон Тиммер из Арс Техника смотрит иначе. Когда появляются первые клетки, уже выбравшие нейронную судьбу, пишет он, эмбрион уже различает голову и хвост, спину и живот. Поэтому неудивительно: нервные клетки наследуют ощущение положения.

Его вывод: у человека один мозг с несколькими отдельными областями. Была и более жесткая критика. Ло рассказывает: после давнего доклада заведующий кафедрой биологии развития встал и сказал: это совершенно неверно. Он назвал публикацию статьи тяжелой борьбой.

Другие ее приветствуют. Анна Ди Космо из Неаполитанского университета сказала Лайв Сайенс: эволюционное происхождение мозга позвоночных фундаментально модульно. Что же здесь на самом деле означает слово "орган"? Сами авторы указывают на сердце.

Сердце развивается из двух групп клеток, первого и второго сердечных полей, объединяющихся в один орган. Никто не говорит, что у вас два сердца. Также известно, что спинной мозг возникает из собственных отдельных клеток-предшественников. Статья допускает: центральная нервная система собрана из нескольких региональных предшественников.

Ло говорит, что его лаборатория теперь напрямую проверяет спинной мозг. О мозжечке, говорит он, данных ни за, ни против нет. Честно: один мозг, возможно из двух начал, ученые все еще спорят об этом.

Сколько раз эволюционировали нервные системы?

Более широкая идея Ло эволюционная: две древние нервные системы соединились. Чтобы оценить это, нужно знать, насколько необычными были ранние нервные системы. Начнем с гребневиков. Исследование хромосомного порядка генов 2023 года отнесло их к сестринской группе остальных животных.

Иными словами, их линия могла отделиться первой, еще до губок. В 2014 году геном гребневика навел авторов на мысль о вероятно независимом происхождении его нервной системы. В 2023 ученые электронным микроскопом составили карту нервной сети однодневного морского ореха, обычного гребневика. Пять нейронов его нервной сети слились в одну непрерывную мембрану без промежутков.

Авторы назвали ее синцитиальной нервной сетью. Сайенс Ньюс писал: гребневики могут быть мозаикой двух нервных систем разного эволюционного происхождения. Эти находки поддерживают идею, что нейроны могли эволюционировать дважды. Джозеф Райан из Университета Флориды настроен скептически.

«Мы имеем дело почти с миллиардом лет эволюции», - сказал он. За это время одна исходная нервная система могла стать очень странной. Лесли Бабонис из Корнеллского университета говорит, что много свидетельств подтверждает однократное происхождение нейронов от общего предка всех животных. Макс Телфорд из Университетского колледжа Лондона считает возможным, что губки утратили нервную систему.

Итак, вопрос открыт: два происхождения или одно, сильно изменившееся. Медузы добавляют еще один уровень. Ло описывает у них две физически отдельные нервные системы на разных концах тела. Но научная литература описывает это немного иначе.

У многих медуз централизованное управление действует с более рассеянными нервными сетями. У крошечной пресноводной гидры внешняя и внутренняя нервные сети различаются строением и функцией. Так или иначе, у некоторых животных в одном теле работает несколько нервных сетей. В две тысячи шестнадцатом году группа Детлева Арендта предложила объяснение происхождения мозга из таких сетей.

В ранней нервной сети возникли два центра управления на противоположных концах тела. Апикальная нервная система управляла общей физиологией тела. Бластопоральная нервная система координировала питание и движение. Они предположили, что центры расширились и слились в нервный тяж и мозг двусторонних животных.

Звучит похоже на историю Стэнфорда. Но работа 2026 года не показывает соответствия двух центров Арендта двум ее группам клеток-предшественников. Арендт сказал Саентифик Американ, что не знает, возникли нейроны раз или дважды. Исследование морской актинии добавляет еще одну подсказку.

У актинии Nematostella ген семейства SIX3 включается на конце, противоположном рту. Это то же семейство генов, которым команда Стэнфорда помечала переднюю часть мозга. Это часть давнего спора о том, какой конец этих животных соответствует нашей голове. Как гласил заголовок статьи две тысячи тринадцатого года: что появилось раньше, голова или мозг?

Смитсониан датирует отделение нашей линии от предков медуз примерно 600-700 миллионами лет назад. От предков желудёвых червей наша линия отделилась примерно 550-600 миллионов лет назад.

Задний, средний и передний мозг: сегментированный задний мозг

Вернемся к заднему мозгу: его устройство необычно. У эмбриона задний мозг ненадолго делится на ряд ромбомеров. Стандартный обзор насчитывает семь; некоторые схемы считают до восьми. Каждый сегмент - компартмент с ограниченной линией развития: клетки в основном остаются в нем.

Еще одна граница линий развития, хотя не та, которую изучала команда Стэнфорда. Семейство Hox включается вдоль заднего мозга упорядоченными вложенными доменами, словно ступенями. Границы доменов совпадают с границами сегментов. Расположение черепных нервов лица, челюсти и горла прослеживается до породивших их сегментов.

Отключите один ген Hox, и сегменты изменятся. У мышей без Hoxa1 исчезает ромбомер 5, а 4 и 6 сливаются. Без Hoxb1 ромбомер четыре приобретает свойства ромбомера два. При потере этой группы генов двигательные нейроны ромбомеров 5 и 6 развиваются неправильно.

Эта система древняя: та же сеть Hox, задающая сегменты заднего мозга, есть у миног, у основания древа позвоночных. У хордовых вне позвоночных есть вложенная схема Hox, но нет сегментов заднего мозга. Марианна Броннер, автор исследования миног, участвовала в статье две тысячи двадцать шестого года. Следующей целью команды Стэнфорда стали именно ромбомеры пять и шесть.

Двигательные нейроны заднего мозга в чашке Петри

Из клеток заднего типа команда вырастила двигательные нейроны с маркерами ромбомеров пять и шесть. Клетки несли четыре заднемозговых маркера: HOXA1, HOXA3, PHOX2A и PHOX2B. Маркеры спинного мозга, такие как HOXA5 и MNX1, почти отсутствовали. Клетки также создали аппарат для ацетилхолина, которым двигательные нейроны сигналят мышцам.

Они генерировали потенциалы действия, мерцали при визуализации кальция и реагировали на световые переключатели. Тесты малы: в каждом электрическом тесте из одного опыта - 4 клетки, при визуализации кальция - 10. Пресс-релиз Стэнфорда называет это первым лабораторным получением функциональных двигательных нейронов заднего мозга из человеческих плюрипотентных стволовых клеток. Но слово «первый» нужно уточнить.

В 2018 команда в Риме получила человеческие черепные двигательные нейроны, принудительно включив Ngn2, Isl1 и Phox2a. Эти клетки тоже электрически активны. Опубликованная аннотация сдержаннее релиза: эти нейроны пока трудно получать в культуре. В новостном материале Нейчер это назвали трудным достижением.

Стэнфордский подход следует развитию через клетку заднего типа, вместо принудительного включения генов. Почему важны двигательные нейроны заднего мозга? Они проходят по черепным нервам к лицу, челюсти, языку и горлу. Ствол мозга, или бульбарная область, управляет мышцами, необходимыми для глотания.

БАС поражает верхние двигательные нейроны мозга и нижние - ствола и спинного мозга. Примерно у трети людей с БАС первые симптомы возникают в этих бульбарных мышцах. У 75% людей с классической БАС со временем возникают проблемы глотания, речи и жевания. Большинство умирает от дыхательной недостаточности обычно через 3-5 лет после симптомов.

Самая частая СМА, спинальная мышечная атрофия, вызвана дефектами обеих копий гена SMN1. Она повреждает нервные клетки ствола и спинного мозга, управляющие мышцами речи, ходьбы, дыхания и глотания. Мысль Ло практична. Живые двигательные нейроны заднего мозга пациента нельзя брать, чтобы наблюдать их поражение болезнями.

Выращивание таких нейронов в культуре дает способ изучать болезни. В статье пока нет экспериментов с заболеваниями. Это новый исследовательский инструмент, а не лечение. Финансирование: Национальные институты здравоохранения США, Фонд спинальной мышечной атрофии.

Миф о мозге рептилии и один мозг

Возможно, вы слышали о триедином мозге или мозге ящерицы. Популярная благодаря Полу Маклину в 1960-х идея: с эволюцией новые части мозга наслаивались на старые. Статья 2020 года для психологов ответила заголовком: ваш мозг не луковица с крошечной рептилией внутри. В ней говорится: нейробиологи давно отвергли представление о слоях, психологам пора от него отказаться.

У всех позвоночных одинаковые базовые области мозга: передний, средний и задний мозг. Не читайте новое исследование как старый рептильный задний мозг с новым передним мозгом млекопитающих сверху. Это разделение может уходить дальше рептилий и млекопитающих, к общим с желудёвыми червями предкам. Речь о происхождении клеток, не о лестнице животных.

И снова: спереди и сзади, не слева и справа. Так ваш мозг действительно состоит из двух отдельных органов? Это один мозг с разными областями, работающими вместе. Эксперименты показывают: один мозг строится из двух начал.

Были ли эти начала когда-то двумя отдельными нервными системами, пока лишь идея. Сейчас ученые спорят, действительно ли две исходные популяции клеток закреплены за судьбой в живом эмбрионе. Один мозг, два начала и открытый спор