Dankzij in het laboratorium gegroeide chimpanseehersenen zouden wetenschappers een stapje dichterbij de redenen achter het ontstaan van ons grote brein zijn gekomen.

We weten niet precies waarom het gebeurde, en ook over het wanneer is men het niet eens. Maar dat ons brein ergens tijdens onze evolutie bijna drie keer zo groot werd, is zeker. Vooral de delen verantwoordelijk voor taal, bewustzijn en abstracte gedachten kregen een boost. Geen wonder dus dat wetenschappers graag meer over deze drastische verandering te weten komen.

Helaas schuilt het geheim in het ontwikkelende brein van onze nauwste, nog levende familie; de chimpansee, wat zowel praktische als ethische problemen met zich mee brengt. Want die ontdoe je niet zomaar van hun hersenen om ze vervolgens te onderzoeken. Hierom sloegen wetenschappers aan de Universiteit van Californië (UCSF) een andere weg in. Uit stamcellen maakten ze in het laboratorium versimpelde ‘mini-breinen’.

Lees ook: Nieuwe techniek helpt breinmysteries verder te ontrafelen

‘Mini-brein’

“Bij de geboorte is de menselijke hersenschors al twee keer zo groot als dat van een chimpansee”, vertelt Arnold Kriegstein, een van de auteurs van het onderzoek in een persbericht. Om de reden voor dat verschil te achterhalen, volstaat het met elkaar vergelijken van de grijze massa’s van al overleden mensen en chimpansees helaas niet. Net als wanneer je alleen de laatste tien minuten van een film ziet, krijg je zo weinig van het plot mee.

Om de verschillende stadia van vooral de embryonale ontwikkeling van onze hersenen en die van chimpansees te onderzoeken, maakte het UCSF-team de ‘denkorganen’ daarom zelf. Althans, de onderzoekers ontwikkelden een alternatief; zogenaamde breinorganoïden. Deze namaakorganen zijn kleine, versimpelde versies van het origineel, maar lijken voldoende om als model te dienen.

Een menselijk breinorganoïde (links) en dat van een chimpansee (rechts). De ‘mini-breintjes’ bevatten verschillende typen hersenstamcellen (rood en groen) en volwassen hersencellen (paars en blauw). Hun ontwikkeling lijkt sterk op hoe dat in het echt ook bij mensen en chimpansees gebeurt. De schaallijn is 100 micrometer. (c) Pollen and Kriegstein Labs / UCSF.

Menseigen

Met behulp van stamcellen gewonnen uit de huid van acht volwassen chimpansees en tien mensen maakten de onderzoekers maar liefst 56 van de mini-breinen. Die bestudeerden ze in verscheidene stadia van de ontwikkeling, in de hoop verschillen tussen de menselijke organoïden en die van de chimpansees te zien.

Die verschillen bleken er te zijn. Aan de hand van de variatie in activiteit van de ‘petrischaalhersenen’ onthulden de onderzoekers honderden genetische verschillen, specifiek voor de mens. Die ‘menseigen’ ontwikkelingen zouden volgens de onderzoekers verantwoordelijk kunnen zijn voor ons grotere brein.

Evolutie

Hoewel het onderzoek, dat werd gepubliceerd in vakblad Cell, ons nog geen antwoord geeft op die ‘waarom- en wanneervragen’, is het team hoopvol dat dat in de toekomst zal komen. “De kunst om van huidcellen van volwassen chimpansees pluripotente stamcellen (een pluripotente cel is in staat om alle cellen te vormen red.) te maken, en vervolgens hun ontwikkeling in petrischaaltjes in het laboratorium te volgen, is fenomenaal”, stelde Kriegstein. “Het is een science fiction–experiment dat tien jaar geleden niet plaatsgevonden zou kunnen hebben.”

Bronnen: Cell, University of California San Fransisco (UCSF), Science Alert

Beeld: Pollen and Kriegstein Labs/UCSF

Ben je geïnteresseerd in de wereld van wetenschap & technologie en wil je hier graag meer over lezen? Bestel dan hier ons nieuwste nummer. Abonnee worden? Dat kan hier!