$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
Badania neurobiologiczne w dużej mierze wykorzystują mieszane myszy i szczury do przenoszenia wyników na ludzi. Pomimo wielu podobieństw molekularnych, komórkowych, a nawet anatomicznych, istnieją również istotne różnice międzygatunkowe, które mogą mylić interpretację danych przedklinicznych 1,2. Chociaż badania porównawcze są potrzebne, utrudniają je trudności techniczne i praktyczne, gdy w grze wchodzą duże mózgi (np. od średniej 0,5 g u myszy do 1300 g u ludzi; Rysunek 1A). Co więcej, heterogeniczne podejścia eksperymentalne stosowane przez różne laboratoria mogą ograniczać porównania wyników, zwłaszcza analiz ilościowych, co czasem wywołuje kontrowersje. To jest przypadek strukturalnej plastyczności mózgu, ze szczególnym uwzględnieniem procesówneurogennych 3,4,5, tematu interesującego dla zrozumienia neuroplastyczności rozwojowej i naprawy mózgu 6,7.
Najnowsze odkrycia w dziedzinie plastyczności mózgu silnie sugerują, że podczas ewolucji pojawiły się istotne różnice w występowaniu, tempie i anatomicznym położeniu różnych typów procesów neurogennych8. Przykładem jest widoczny spadek neurogenezy sterowanej przez komórki macierzyste występującej u dorosłych ssaków o dużym mózgu w porównaniu do gryzoni laboratoryjnych 5,9,10, prawdopodobnie związanych z różnym rozszerzaniem obszarów i funkcji mózgu jako adaptacja do presji ekologicznej 7,8, a także z różnymi cyklami neurorozwojowymi11,12. Tempo neurogenezy wydaje się znacząco różnić między myszy a ludźmi, co rodzi kwestię tłumaczenia13.
Z drugiej strony, przypuszcza się, że nowy rodzaj "neurogenezy bez podziału" reprezentowany przez neurony zablokowane w zatrzymanym dojrzewaniu (tzw. neurony niedojrzałe lub uśpione 14,15,16,17,18,19) ma się przysunąć jako wzrastający od gatunku o małym mózgu do dużego mózgu 20,21. Co ciekawe, niezależna od komórek macierzystych populacja niedojrzałych neuronów znajduje się w korze mózgowej (miejscu poznania wysokiego rzędu u gatunków gyrencefalicznych22,23) i daleko od kanonicznych miejsc neurogennych, które są głównie związane z węchem i nawigacją przestrzenną, które zachowują duże znaczenie w gatunkach lissencefalicznych 7,8. Te różnice między strukturami mózgu i gatunkami ssaków wykraczają poza zwykłe porównanie, ponieważ mogą mieć znaczenie w tłumaczeniu, zmieniając potencjał plastyczności u myszy i ludzi. Z tych powodów kluczowe jest ocenenie w "porównywalny sposób", w jakim stopniu różnice stanowią zmienność filogenetyczną wśród bardzo różnych ssaków, ze szczególnym uwzględnieniem gryzoni laboratoryjnych i naczelnych.
Opisano niedawno podejście do badania zmienności międzygatunkowej populacji neuronów warstwy II korowych niedojrzałych (cIN) u ssaków znacznie różniących się rozmiarem mózgu, gyrencefalią i niszą społecznoekologiczną 22,24,25. Metoda ta opiera się na trzech zasadach: i) rozważaniu kilku (różnorodnych) gatunków ssaków przetwarzanych równolegle przy użyciu tych samych procedur; ii) minimalizować zmienne, których nie da się w pełni ustandaryzować w bardzo różnych mózgach (procedura fiksacji, interwał pośmiertny, wiek) oraz uwzględnienie specyficzności gatunkowej przeciwciał dla immunocytochemii poprzez wykorzystanie szeroko wspólnych cech badanych populacji komórkowych jako wewnętrznych pozytywnych kontroli; oraz iii) ustalenie odpowiadających struktur anatomicznych jako punktów odniesienia do liczenia komórek na odpowiadających poziomach mózgowych różnych gatunków (Rysunek 1B i Rysunek 2). Dane uzyskane (np. gęstości komórek) poprzez liczenie komórek zidentyfikowanych z dobrze ugruntowanym markerem podwójnej kortyny (DCX 15,17,26) mogą być mapowane na drzewa filogenetyczne, aby ujawnić wzorce ewolucyjne i analizować pod kątem kowariancji przy różnych parametrach, takich jak wielkość mózgu, gyrencefalia i powierzchnia kory.

Rysunek 1: Przetwarzanie bardzo różnych mózgów ssaków w celu oceny rozkładu i ilości cin w płaszczu korowym. (A) Ssaki należące do różnych gatunków i rzędów charakteryzują się bardzo różnymi rozmiarami mózgów oraz stopniem gyrencefalii i ekspansji korowej. Ikony mózgu odtworzone na licencji BioRender. (B) Reprezentatywne przekroje koronne z niebieskim barwieniem toluidynowym wycięte z mózgów o bardzo różnych rozmiarach i o wydłużeniu płaszcza korowego. Histologicznie barwione sekcje seryjne (nacięcie kriostatowe, koronowe, o grubości 40 μm) służą do identyfikacji głównych struktur neuroanatomicznych u każdego gatunku zwierzęcego (patrz Rysunek 3); Zwróć uwagę na niezwykłe różnice w rozmiarze mózgu i obwodzie korowym. Ikony zwierząt w panelu A zostały odtworzone za zgodą La Rosy i in.22. Proszę kliknąć tutaj, aby zobaczyć większą wersję tej figurki.
Wreszcie, ponieważ wszystkie procesy plastyczne zazwyczaj ulegają stopniowemu redukcji wraz ze wzrostem wieku27,28 lat, kolejnym problemem w porównawczej neuroplastyczności jest ocena różnych biegów czasowych takiej redukcji, które mogą być powiązane z różnymi przebiegami procesów neurorozwojowych u ssaków 12,29,30. W rzeczywistości istnienie gatunków szybko dojrzewających (myszy) i powoli dojrzewających (naczelnych) jest kolejnym powodem, dla którego najpopularniejszy system modelowy, mysz laboratoryjna, jest ograniczony w rozwiązywaniu wyzwań w naukach biomedycznych. Opisana tutaj metoda może być również przydatna do uwzględnienia populacji komórek w różnym wieku w całym okresie życia każdego gatunku, a następnie porównania powstałych trendów między gatunkami. Stwierdzono zmienność filogenetyczną gęstości cIN oraz różnice w ich trwałości na przestrzeni wieku, pomiędzy ssakami o małym mózgu a dużym mózgiem22,28.