Ang utak ng tao... dalawang hiwalay na bahagi!

Sa loob ng mga daang taon, itinuturing ng mga siyentipiko ang utak bilang isang buong, magkakaisang organ. Gayunpaman, isang pag-aaral na pinamunuan ng School of Medicine ng Stanford University ay nagtapos sa konklusyon na ang tinatawag nating utak ay sa katunayan ay dalawang hiwalay na organ na umusbong nang magkahiwalay sa loob ng mga daan-daang milyong taon. Ang natuklasan na ito ay nagbabago ng modelo na nananaig sa loob ng mga dekada, na nagpapalagay ng pag-iral ng iisang primordial cell sa simula ng pag-unlad na mula rito ay nagmumula ang lahat ng bahagi ng utak.

Ayon sa pag-aaral, na inilathala sa journal na Nature Neuroscience, binubuo ang utak ng tao ng dalawang lumang sistema ng nerbiyos na pinagsama-sama: ang isang bahagi na mas primitibo ang nag-aayos ng tibok ng puso, paghinga, at iba pang mga function, at ang isa pang bahagi na nagpapakilala sa tao at nagbibigay-daan sa kanya sa paggamit ng wika, matematika, at pagtatanong tungkol sa kanyang pinagmulan. Inilarawan ni Dr. Kyle Lu, ang kasosyong propesor sa developmental biology at pinuno ng pag-aaral, na ipinakita ng kanilang koponan sa unang pagkakataon na ang prosencephalon (harapang utak) ay nagmumula sa isang primordial cell na lubos na naiiba sa cell na nagmumula ang metencephalon at myelencephalon (likurang utak).

Binubuo ang utak ng isang matandang tao ng tatlong rehiyon: ang harapang, gitnang, at likurang bahagi. Ang harapang bahagi ay namamahala sa mataas na antas ng pag-iisip tulad ng wika, kamalayan, at abstract na pagpapasya, habang ang likurang bahagi ay matatagpuan sa likod ng bungo at nag-aayos ng mga automatikong buhay na function tulad ng paghinga, pagtulog, tibok ng puso, at gutom. Ang mga neuron nito ay namamahala rin sa mga kalamnan ng mukha, dila, at lalamunan na nakakaapekto sa pagsasalita at paglunok.

Ang breakthrough na pananaliksik na ito ay nagmula sa pag-aaral sa mga unang yugto ng pag-unlad ng embryo sa yugto ng gastrulation, kung saan nagsisimulang bumuo ang katawan. Natuklasan ng dalawang unang may-akda ng pag-aaral, si Caroline Dendy at Ryan Gough, na ang likurang utak ay sumusunod sa hiwalay na landas ng pag-unlad na katabi ng landas ng harapang at gitnang utak, at hindi nito hinahati o nagmumula rito. Ang pagsusuri sa mga embryo ng daga ay nagpakita ng mga sumusunod:

Ayon kay Gough, ang mga nakaraang pagsubok ay malamang na naglayong ipilit ang mga primordial cell ng harapang at gitnang utak na lumipat sa pagiging mga cell ng likurang utak, ngunit ipinakita ng pag-aaral na ito na ito ay hindi posible. Batay sa kaalamang ito, matagumpay na naipagtaguyod ng mga mananaliksik sa unang pagkakataon ang mga pluripotent na human stem cells na maging mga functional na motor neurons mula sa likurang utak, na nagpakita ng mga alon ng electrical activity na kilala bilang action potentials, at nag-produkta ng mga protina na nagpapakilala sa mga bahagi ng likurang utak na namamahala sa kalamnan ng mukha at paglunok.

Sa pagtingin sa 550 milyong taon ng ebolusyon, natuklasan ng koponan ang parehong pattern ng dalawang pinagmulan sa mga manok, zebrafish, at oakworms (isang uri ng maliit na nilalang na nakatira sa ilalim ng dagat na may iisang malayong ninuno sa mga tao). Binanggit ng pag-aaral na ang mga jellyfish, na hiwalay sa mga tao noong 600 hanggang 700 milyong taon na ang nakalilipas, ay may dalawang sistema ng nerbiyos sa magkakaibang dulo ng kanilang katawan. Ipinakita ni Lu na malamang na ang ebolusyon ang nagtulak sa dalawang umiiral na sistema ng nerbiyos na magtipon sa espasyal na aspeto, at idinagdag niya na bagama’t mas maaaring maging epektibo ang pagtingin sa utak bilang iisang organ, ang mga nilalang ay gumagamit ng primitibong paraang ito.

Binubuksan ng mga resulta na ito ang mga pagkakataon para sa pag-aaral ng mga sakit ng brainstem. Ang Spinal Muscular Atrophy (SMA) ay isa sa mga pangunahing sanhi ng kamatayan na may pinagmulan sa genetics sa mga bata na wala pang isang taong gulang, habang ang Amyotrophic Lateral Sclerosis (ALS) ay karaniwang dinidiagnosa sa pagitan ng edad na apatnapu at pitoampu, at apektado nito ang parehong harapang at likurang utak. Sa parehong sakit, unti-unting humihinto ang pagtatrabaho ng mga partikular na neuron sa likurang utak, na nagdudulot ng pagkawala ng kakayahang maglunok ng pasyente, na maaaring magresulta sa pneumonia, at sa huli, sa pagkawala ng kakayahang huminga. Dati, hindi nakakuha ang mga mananaliksik ng tisyu ng brainstem mula sa mga buhay na pasyente, na nagpahirap sa pag-aaral ng mga sakit na ito halos hanggang sa hindi na-mumungkahi.

Dagdag pa ng pag-aaral ang hindi inaasahang koneksyon sa paggamot ng obesidad, dahil ang likurang bahagi ng utak ay naglalaman ng mga sirkutong nagsasaayos ng gutom, na sa pamamagitan nito gumagana ang mga gamot sa pagpapayat tulad ng semaglutide. Ipinahayag ni Joohai na mayroon na ngayon ang mga mananaliksik ng modelo upang maunawaan ang mga sakit na ito at magtuloy-tuloy sa paghahanap ng mga regeneratibong gamot. Inilayunin ng koponan na palawakin ang kanilang mga pag-aaral upang matukoy ang mga pinagmulan ng pag-unlad ng spinal cord at maunawaan kung paano binabalewala ng dalawang sakit na ito ang mga tungkulin ng mga selula sa likurang bahagi ng utak, sa pakikipagtulungan sa mga mananaliksik mula sa California Institute of Technology at sa Unibersidad ng California sa San Francisco.