Skip to main content
Publicerad: 2020-03-16 17:00 | Uppdaterad: 2020-03-17 09:22

Ny studie ger insikt i hjärnbarkens tidiga evolution

Flodnejonöga (Lampetra fluviatilis). Foto: Grillner Lab

Genom att studera nejonögats hjärna har forskare på Karolinska Institutet kunnat flytta hjärnbarkens födelse bakåt i tiden med cirka 300 miljoner år, det vill säga till mer än 500 miljoner år sedan. Dessa fynd ger ny kunskap och förståelse för hur hjärnan har utvecklats under evolutionen. Studien publiceras i den vetenskapliga tidskriften Nature Ecology & Evolution.

Människans hjärna är en av de mest komplicerade strukturer som evolutionen skapat. Man har länge trott att den största delen av hjärnans utveckling skedde främst hos däggdjur, och att hjärnor hos enklare djurgrupper som fanns före däggdjuren såsom fiskar och groddjur saknade fungerande hjärnbark. I hjärnbarken, som är hjärnans yttre skikt, kontrolleras de mer komplexa funktionerna i hjärnan, bland annat våra sinnen, rörelser och högre funktioner som språk, minne och känslor.

– Vi har under en längre tid använt just nejonögat, som tillhör den äldsta gruppen av nu levande ryggradsdjur, som utgångspunkt i våra studier om hjärnans utveckling. I det här arbetet har vi gjort detaljerade studier av nejonögats hjärna där neurofysiologiska analyser har kombinerats med histokemiska tekniker, säger Sten Grillner, professor i neurofysiologi vid institutionen för neurovetenskap på Karolinska Institutet och studiens sisteförfattare.

Group photo of Shreyas M. Suryanarayana, Juan Pérez-Fernández and Sten Grillner, researchers at the Department of Neuroscience
Tre av de fyra artikelförfattarna, från vänster Shreyas M. Suryanarayana, Juan Pérez-Fernández och Sten Grillner, forskare vid institutionen för neurovetenskap. Foto: Stefan Zimmerman

Hjärnans grundplan fanns tidigare än vi trott

I studien visar forskarna att redan hos nejonögat, som fanns flera hundra miljoner år före däggdjuren, finns en detaljerad grundplan för uppbyggnaden av hjärnbarken, de basala ganglierna och dopaminsystemet – alla viktiga delar för hjärnans samordnande funktion.

Forskarna fann också att nejonögats hjärnbark har ett synområde där olika delar av synfältet finns representerade. Även ett område där olika delar av kroppsytan är representerade och ett motoriskt område som kan aktivera olika rörelser har upptäckts.

– Det här visar att hjärnbarkens födelse flyttas bakåt i tiden med cirka 300 miljoner år. Det i sin tur betyder att grundplanen för människans hjärna definierades redan för över 500 miljoner år sedan, det vill säga innan nejonögats evolution avvek från den utvecklingslinje som leder till däggdjur och människa, säger Sten Grillner.

Oväntade resultat

Studien visar att alla huvuddelar som finns i människans hjärna också finns i nejonögats hjärna, dock med mycket färre nervceller i varje del.

– Att väsentliga delar av nejonögats hjärna är konserverade och organiserade på samma sätt som den mänskliga hjärnan var ett resultat som vi inte hade förväntat oss. Dessa fynd är centrala för förståelsen av hur hjärnan har utvecklats och hur den har blivit designad genom evolutionen, säger Sten Grillner.

Studien är finansierad med medel från Vetenskapsrådet, EU:s sjunde ramprogram för utveckling inom forskning och teknik, Parkinsonfonden samt medel från Karolinska Institutet.

Publikation

”The evolutionary origin of visual and somatosensory representation in the vertebrate pallium”. Shreyas M. Suryanarayana, Juan Pérez-Fernández, Brita Robertson och Sten Grillner. Nature Ecology & Evolution, online 16 mars 2020, doi: 10.1038/s41559-020-1137-2.