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Minicerveaux néandertaliens vs minicerveaux humains

Minicerveaux néandertaliens vs minicerveaux humains


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Les mini-cerveaux sont des boules de neurones cultivées en laboratoire qui ont un semblant (éloigné) d'un cerveau.

Une étude a montré que les cellules dont le génome avait été remplacé par des gènes néandertaliens produisaient des mini-cerveaux "plus petits et plus bosselés" que les mini-cerveaux Sapien, suggérant une différence entre les deux espèces.

Le problème, c'est que les Sapiens et les Néandertaliens sont des espèces extrêmement similaires (beaucoup plus proches que les humains et les chimpanzés). Le métissage a fait de la plupart des humains aujourd'hui 2% de Néandertal. Il semble très peu probable que la différence de cyto-architecture neuronale soit si fondamentale qu'elle se manifeste dans un système aussi simple qu'un minicerveau. Et si c'était le cas, il semble peu probable que le cerveau de l'hybride soit même fonctionnel.

Une autre hypothèse est que le génome ou épi-génome de Néandertal a été endommagé par des milliers d'années d'exposition. Je m'attendrais à ce qu'un nouveau génome de chimpanzé produise des mini-cerveaux similaires à ceux d'un humain, car les espèces sont très proches et similaires sur le plan cognitif jusqu'à l'âge des tout-petits.

Les dommages génétiques plutôt que la différence d'espèce sont-ils l'explication la plus probable de ces différences de minicerveau ?


Les mini-cerveaux néandertaliens cultivés en laboratoire révèlent en quoi ils sont différents des humains

Donc, vous avez peut-être entendu : les scientifiques ont découvert comment faire pousser des cerveaux miniatures à partir de cellules souches. Cool, non ? Eh bien, maintenant, ils ont aussi réussi à faire pousser des cerveaux de Néandertal. En conséquence, nous avons une meilleure idée de la raison pour laquelle nos populations ont prospéré, nous aidant à devenir l'espèce dominante sur Terre, tandis que la leur a faibli.

La version courte : elle se résume à la façon dont le cerveau se structure au fur et à mesure qu'il se développe. Bien que la recherche n'ait pas encore trouvé sa place dans une publication à comité de lecture, une présentation sur les travaux du début du mois (et rapportée par Revue scientifique) a noté que certaines différences clés suggèrent que les Néandertaliens ne pouvaient pas communiquer aussi bien que nous le pouvons. Leurs cerveaux n'étaient tout simplement pas câblés pour le gérer.

Les humains ne sont pas très rapides ou forts. Nos rotules sont une blague évolutive cruelle et nos cheveux n'ont aucun sens. N'entrons même pas dans ces sacs de boxe étranges et défoncés qui pendent devant certains d'entre nous.

Et malgré tout cela, nous avons conquis le monde. La compréhension commune de la façon dont nous l'avons fait, renforcée par ces nouveaux néanderoïdes (c'est ce que les chercheurs appellent les minicerveaux cultivés en laboratoire), est que nous sommes capables de communiquer et de socialiser. Nous avons développé des tribus et des communautés massives qui nous ont rendus plus puissants que tout autre animal.

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Lorsque les minicerveaux de Néandertal se sont auto-assemblés en laboratoire, ils ressemblaient à une forme de pop-corn. Le minicerveau humain, en revanche, était beaucoup plus sphérique, selon Revue scientifique. Les scientifiques à l'origine du projet ont noté que la façon dont les neurones se développaient et se connectaient les uns aux autres ressemblait à la façon dont certains neurones se développent chez les personnes atteintes de troubles du spectre autistique. Ils n'établissaient pas de parallèle entre les Néandertaliens et les personnes autistes, ils ont clarifié - plutôt, les similitudes dans les structures cérébrales peuvent suggérer que la capacité de communiquer avec les autres y fonctionne différemment qu'avec les humains avec des structures neuronales différentes.

Les minicerveaux cultivés à partir de cellules souches pluripotentes permettent aux scientifiques de mieux comprendre le cerveau et son développement. Et ils donnent aux chercheurs la possibilité de tester de nouveaux produits pharmaceutiques sur un modèle humain (simplifié), qui donne de meilleurs résultats que les tests sur les animaux.

Et bien que ces minicerveaux soient toujours considérés comme des outils de laboratoire, les scientifiques élaborent déjà des directives éthiques sur la façon dont ils devraient être traités, si nous développions un jour la capacité de développer des cerveaux plus avancés dans un laboratoire.

Mais nous n'en sommes pas encore là. Les scientifiques, pour être clair, n'ont pas cultivé un Néandertal vivant - ils ont utilisé des cellules souches pour transporter des gènes de Néandertal afin de développer une version minuscule et simplifiée d'un organe semblable à un cerveau.


Des généticiens cultivent des « minicerveaux » néandertaliens dans un laboratoire – voici comment

Ils font germer de nouvelles théories sur le lien entre les humains et les Néandertaliens.

Afin d'étudier le cerveau des Néandertaliens, les chercheurs se sont principalement appuyés sur l'analyse de crânes fossilisés pour en déduire ce qu'ils pouvaient contenir. Mais selon le généticien Alysson Muotri, Ph.D., une nouvelle technique est en train d'émerger au sein de son équipe de chercheurs à l'Université de Californie à San Diego : la culture de minicerveaux néandertaliens.

Lors de la conférence UCSD de juin intitulée « Imagination et évolution humaine », Muotri a révélé que son équipe avait utilisé des cellules souches contenant de l'ADN de Néandertal et l'éditeur de génome CRISPR pour créer des grumeaux de la taille d'un pois qui pourraient imiter le cortex, ou couche externe du cerveau. La technique controversée a été signalée pour la première fois en Science mercredi.

Pour développer ces minicerveaux, Muotri s'est concentré sur un gène codant pour une protéine connu sous le nom de NOVA1. Parce que ce gène contrôle l'épissage de l'ARN d'autres gènes, NOVA1 a probablement aidé à produire plus de 100 protéines dans le cerveau de Néandertal, un excellent point de départ pour en recréer une aujourd'hui.

En utilisant le Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats (CRISPR), un outil pour éditer les génomes et modifier les séquences d'ADN, l'équipe de Muotri a pu prendre des cellules de peau humaine et manipuler leurs génomes pour les transformer en cellules souches pluripotentes, capables de donner naissance à plusieurs types cellulaires.

Idéalement, NOVA1 dans un Néandertal n'a qu'une seule paire de bases qui est différente de la NOVA1 de l'homme moderne, donc CRISPR pourrait permettre aux scientifiques de cibler NOVA1 dans les cellules souches humaines et d'échanger la paire de bases de Néandertal. Ainsi, les cellules souches nouvellement «néandertalisées» ont été formées pour se développer en minicerveaux, ou organoïdes qui peuvent révéler des détails entourant la structure et la fonction d'un véritable cerveau de Néandertal.

Il faut des mois pour développer un minicerveau à partir de cellules souches néandertalisées, mais le processus a déjà donné à Muotri de nouvelles perspectives. Son équipe de scientifiques a découvert que les cellules neuronales du NOVA1 de Néandertal migrent plus rapidement dans le minicerveau au fur et à mesure qu'il se forme.

Bien que les résultats de cette technique controversée n'aient pas encore été publiés, Muotri pense que cette expérience permettra non seulement d'élucider les liens entre les cerveaux humains et néandertaliens, mais pourrait aider les scientifiques à mieux identifier les distinctions ou les défauts dans le développement neuronal humain.


Indice de « minicerveau » inspiré de Néandertal

Robert Gorter : quand on étudie la biologie évolutive, on peut se poser la question (philosophique) : « qu'est-ce qui a été le premier : la poule ou l'œuf ? Ou, en d'autres termes, y avait-il un plan pour développer un corps physique comme nous l'avons aujourd'hui (Homo Sapiens) ou notre corps pourrait/serait-il se développer à partir d'un annonce au hasard processus et à un moment donné, nous en sommes sortis comme la créature la plus adaptée. On pourrait soutenir qu'il y avait un plan pour, en fin de compte, mettre en caisse le Homo sapiens telle que nous la connaissons et qui mettrait à nu la conscience de soi ? Ensuite, nous pourrions considérer le monde animal qui nous entoure comme des essais pour aboutir au mieux. L'évolution a produit un nombre et une variété étonnants d'insectes. Environ. 6 millions d'insectes ont vu le jour. On peut avoir l'impression qu'au début de l'évolution, les insectes étaient habitués à « expérimenter ».

Évolution des insectes

La compréhension la plus récente de l'évolution des insectes repose sur des études des branches scientifiques suivantes : biologie moléculaire, morphologie des insectes, paléontologie, taxonomie des insectes, évolution, embryologie, bioinformatique et calcul scientifique. On estime que la classe des insectes est apparue sur Terre il y a environ 480 millions d'années, à l'Ordovicien, à peu près au même moment où les plantes terrestres sont apparues. Les insectes peuvent avoir évolué à partir d'un groupe de crustacés. Les premiers insectes étaient terrestres, mais il y a environ 400 millions d'années, au Dévonien, une lignée d'insectes a évolué en vol, les premiers animaux à le faire. Il a été proposé que le plus ancien fossile d'insecte soit Rhyniognatha hirsti, estimé à 400 millions d'années, mais l'identité d'insecte du fossile a été contestée. Les conditions climatiques mondiales ont changé plusieurs fois au cours de l'histoire de la Terre, et avec elle la diversité des insectes. Les Ptérygotes (insectes ailés) a subi un rayonnement important au Carbonifère (il y a 356 à 299 millions d'années) tandis que le Endopterygote (insectes qui passent par différents stades de vie avec métamorphose) ont subi un autre rayonnement majeur au Permien (il y a 299 à 252 millions d'années).

La plupart des ordres d'insectes existants se sont développés pendant la période du Permien. La plupart des premiers groupes se sont éteints lors de l'extinction de masse à la frontière permo-triasique, le plus grand événement d'extinction de l'histoire de la Terre, il y a environ 252 millions d'années. Les survivants de cet événement ont évolué au Trias (il y a 252 à 201 millions d'années) pour devenir essentiellement les ordres d'insectes modernes qui persistent à ce jour. La plupart des familles d'insectes modernes sont apparues au Jurassique (il y a 201 à 145 millions d'années).

Dans un exemple important de co-évolution, un certain nombre de groupes d'insectes très réussis - en particulier le Hyménoptères (guêpes, abeilles et fourmis) et Lépidoptères (papillons) ainsi que de nombreux types de Diptères (mouche) et Coléoptères (coléoptères) - a évolué en conjonction avec les plantes à fleurs pendant le Crétacé (il y a 145 à 66 millions d'années).

De nombreux genres d'insectes modernes se sont développés au cours du Cénozoïque qui a commencé il y a environ 66 millions d'années. À partir de cette période, les insectes se sont fréquemment conservés dans l'ambre, souvent en parfait état. De tels spécimens sont facilement comparables aux espèces modernes, et la plupart d'entre eux appartiennent à des genres existants.

La biologie évolutive est le sous-domaine de la biologie qui étudie les processus évolutifs (sélection naturelle, descendance commune et spéciation) qui ont produit la diversité de la vie sur Terre. Dans les années 1930, la discipline de la biologie évolutive a émergé à travers ce Julien Huxley appelé la synthèse moderne de la compréhension, à partir de domaines de recherche biologique auparavant non liés, tels que la génétique et l'écologie, la systématique et la paléontologie.

L'éventail des recherches actuelles s'est élargi pour englober l'architecture génétique de l'adaptation, l'évolution moléculaire et les différentes forces qui contribuent à l'évolution, telles que la sélection sexuelle, la dérive génétique et la biogéographie. De plus, le nouveau domaine de la biologie du développement évolutif (“evo-devo”) étudie comment l'embryogenèse, le développement de l'embryon, est contrôlée, produisant ainsi une synthèse plus large qui intègre la biologie du développement avec les domaines d'étude couverts par le plus tôt évolutionniste. synthèse.

L'évolution est le concept central unificateur en biologie. La biologie peut être divisée de différentes manières. L'une d'elles est le niveau d'organisation biologique, de la molécule à la cellule, de l'organisme à la population. Une méthode antérieure est celle du groupe taxonomique perçu, avec des domaines tels que la zoologie, la botanique et la microbiologie, reflétant ce qui était autrefois considéré comme les principales divisions de la vie. Une troisième voie est l'approche, telle que la biologie de terrain, la biologie théorique, l'évolution expérimentale et la paléontologie. Ces façons alternatives de diviser le sujet peuvent être combinées avec la biologie évolutive pour créer des sous-domaines tels que l'écologie évolutive et la biologie évolutive du développement.

Plus récemment, la fusion entre les sciences biologiques et les sciences appliquées a donné naissance à de nouveaux domaines qui sont des extensions de la biologie évolutive, notamment la robotique évolutive, l'ingénierie,[1] les algorithmes,[2] l'économie[3] et l'architecture.[4] Les mécanismes de base de l'évolution sont appliqués directement ou indirectement pour proposer de nouvelles conceptions ou résoudre des problèmes difficiles à résoudre autrement. Les recherches générées dans ces domaines appliqués contribuent à leur tour au progrès, notamment grâce aux travaux sur l'évolution dans les domaines de l'informatique et de l'ingénierie tels que le génie mécanique.[5]

Qu'est-ce qui rend le cerveau humain « humain » dans l'ADN ? Cherchant à comprendre comment nos cerveaux complexes ont évolué, les chercheurs ont maintenant remplacé un seul gène humain par son homologue néandertal dans le tissu cérébral cultivé dans une boîte de laboratoire. Les modifications apportées à l'organoïde résultant révèlent le rôle que ce gène a pu jouer dans le développement du cerveau ancien et moderne.

"C'est l'une des premières études de ce genre à étudier comment des changements spécifiques dans l'ADN de l'homme moderne influencent le développement du cerveau", explique Debra Silver, neurobiologiste du développement à l'Université Duke qui n'a pas participé aux travaux. Bien que des travaux antérieurs aient utilisé des approches similaires pour examiner les différences entre le cerveau des humains et d'autres primates, les nouveaux travaux se penchent sur un parent encore plus proche, où les différences devraient être plus subtiles.

Reconstitution d'un homme de Néandertal

Les Néandertaliens sont des humains archaïques qui ont vécu il y a 500 000 ans à environ 11 700 ans, se reproduisant avec notre espèce, Homo sapiens, pendant une bonne partie de ce temps. Leur cerveau était à peu près aussi gros que le nôtre, mais les anthropologues pensent qu'ils ont dû travailler incroyablement différemment, car au cours de ces centaines de milliers d'années, les Néandertaliens n'ont jamais atteint la technologie sophistiquée et le talent artistique des humains.

Reconstruction Néandertalienne femelle (Musée sur Néandertal en Allemagne)

Pour explorer les différences qui pourraient exister, la neuroscientifique Alysson Muotri de l'Université de Californie à San Diego (UCSD). Ils ont trouvé 61 gènes pour lesquels les humains modernes avaient tous une version et les humains archaïques en avaient une autre.

Reconstruction pour exprimer les différences entre un Néandertal et un humain actuel (Neanderthal Museum Germany)

Son équipe a ensuite utilisé l'outil d'édition de gènes CRISPR sur des cellules souches dérivées de cellules de peau humaine pour modifier un gène, NOVA1, connu pour réguler l'activité d'autres gènes au cours du développement précoce du cerveau. Le remplacement d'une seule base d'ADN a transformé ce gène en un NOVA1 néandertal. Ensuite, les chercheurs ont développé de petits amas de cellules cérébrales appelées organoïdes, avec et sans la version néandertalienne, et les ont comparés. Les organoïdes sont loin des vrais cerveaux, et ceux qui possèdent un seul gène néandertalien ne peuvent en aucun cas être considérés comme des organoïdes entièrement «néandertaliens», prévient Madeline Lancaster, biologiste du développement au Laboratoire de biologie moléculaire du Conseil de recherches médicales.

Ces organoïdes cérébraux portent un gène néandertal. (MUOTRI LAB/UNIVERSITÉ DE CALIFORNIE, SAN DIEGO)

Néanmoins, la modification de ce gène a modifié la croissance, l'apparence et l'activité électrique de l'organoïde, rapportent Muotri et ses collègues aujourd'hui dans Science (février 2021). L'organoïde modifié a mûri plus rapidement, donnant une surface inégale et complexe au lieu d'une surface lisse. Son activité électrique s'est accélérée plus rapidement que celle de son homologue, et les connexions entre les nerfs, les synapses, dépendaient de versions et d'interactions légèrement différentes de protéines clés. De plus, les impulsions électriques n'étaient pas aussi synchronisées que dans l'organoïde humain entièrement moderne. "Il semble presque que tout ce qu'ils pouvaient [tester] a montré une différence", déclare Arnold Kriegstein, neurobiologiste du développement à l'UC San Francisco School of Medicine (UCSF).

Les résultats, qui ont été confirmés lors de tests utilisant des cellules souches humaines dérivées de cellules cutanées d'un autre donneur, "nous disent que leur cerveau a probablement fonctionné différemment de [le nôtre]", explique Muotri.

Les chercheurs sont enthousiastes mais prudents quant à ces résultats. "Il est étonnant qu'en changeant un seul acide aminé dans une seule protéine, on crée un effet qui est visible même dans l'apparence des organoïdes au microscope", déclare Svante Pääbo, directeur de l'Institut Max Planck d'anthropologie évolutive. Mais parce que les organoïdes ne représentent que les premiers stades de développement, « il est difficile de savoir comment [les changements] se manifesteraient dans un cerveau plus mature », explique Kriegstein.

Bien qu'ils puissent être puissants, les organoïdes « sont un outil difficile », ajoute Wolfgang Enard, généticien évolutionniste à l'Université Ludwig Maximilian de Munich. Ils peuvent être difficiles à cultiver et leurs caractéristiques sont souvent difficiles à reproduire d'un lot à l'autre.

Mais Muotri est intrépide. Maintenant qu'ils ont défini le protocole, lui et d'autres chercheurs de l'UC San Diego ont lancé un centre pour étendre leur étude des variantes archaïques des gènes humains. Après avoir découvert les effets d'un gène de Néandertal, ils sont prêts à s'attaquer aux 60 autres.


La Cave à Souches

L'évolution de l'homme moderne a toujours été un sujet entouré de mystère. Une partie de ce que l'on sait est que les Néandertaliens, une espèce humaine archaïque qui vivait sur cette planète jusqu'à il y a environ 11 700 ans, se sont croisés avec notre espèce (Homo sapiens) à un moment donné. Bien que leur cerveau soit à peu près aussi gros que le nôtre, les anthropologues pensent qu'ils ont dû travailler différemment en raison du fait qu'ils n'ont jamais atteint la technologie sophistiquée et le talent artistique des humains modernes.

Étant donné que les cerveaux ne se fossilisent pas, il a été difficile de voir comment ces deux premières espèces humaines ont changé au fil du temps. Pour aider à répondre à cette question, le Dr Alysson Muotri et son équipe de l'UC San Diego ont créé des « mini-cerveaux » en utilisant des cellules souches et une technologie d'édition de gènes pour mieux comprendre comment le cerveau de Néandertal aurait pu fonctionner.

Pour cette étude, le Dr Muotri et son équipe ont évalué de près les différences de gènes entre les humains modernes et les Néandertaliens. Ils ont trouvé un total de 61 gènes différents, mais pour cette étude, ils se sont concentrés sur un en particulier qui joue un rôle dans l'influence du développement précoce du cerveau.

Organoïdes du cerveau qui portent un gène de Néandertal.
Image reproduite avec l'aimable autorisation du Muotri Lab et de l'UCSD

À l'aide de la technologie d'édition de gènes, l'équipe a introduit la version néandertalienne du gène dans des cellules souches humaines. Ces cellules souches, qui ont la capacité de devenir différents types de cellules, ont ensuite été utilisées pour créer des cellules cérébrales. Ces cellules ont finalement formé des organoïdes cérébraux ou « mini-cerveaux », des modèles 3D constitués de cellules pouvant être utilisées pour analyser certaines caractéristiques du cerveau humain. Bien qu'ils soient loin d'être des répliques parfaites, ils peuvent être utilisés pour étudier la structure physique et d'autres caractéristiques. Dans une étude précédente financée par le CIRM, le Dr Muotri avait utilisé des « mini-cerveaux » pour modéliser un trouble du spectre autistique et aider à tester des traitements.

Le Dr Muotri et son équipe ont découvert que les organoïdes cérébraux de type Néandertal étaient très différents des organoïdes cérébraux humains modernes, ayant une forme nettement différente. Après une analyse plus approfondie, l'équipe a découvert que les organoïdes cérébraux modernes et de type néandertalien différaient également dans la façon dont leurs cellules se développent. De plus, la manière dont les connexions entre les neurones se sont formées ainsi que les protéines impliquées dans la formation de ces connexions différaient entre les deux organoïdes. Enfin, les impulsions électriques ont affiché une activité plus élevée aux premiers stades, mais ne se sont pas synchronisées dans les réseaux des organoïdes cérébraux de type néandertal.

Selon Muotri, les modifications du réseau neuronal dans les organoïdes cérébraux de type néandertalien imitent la façon dont les primates nouveau-nés acquièrent de nouvelles capacités plus rapidement que les nouveau-nés humains.

Dans un communiqué de presse de l'UCSD, le Dr Muotri discute des prochaines étapes pour faire avancer cette recherche.

« Cette étude s'est concentrée sur un seul gène qui différait entre les humains modernes et nos parents éteints. Ensuite, nous voulons examiner les 60 autres gènes et ce qui se passe lorsque chacun, ou une combinaison de deux ou plus, est modifié. Nous attendons avec impatience cette nouvelle combinaison de biologie des cellules souches, de neurosciences et de paléogénomique.”


Phrénologie de Néandertal, par Smut Clyde

Les générations précédentes n'avaient pas les jeux vidéo, les médias sociaux et la communication numérique qu'ils pouvaient évoquer en de terribles avertissements sur la détérioration mentale et la réversion des jeunes en Morlocks. Au lieu de cela, ils se sont contentés de la vitesse sans précédent et de la disponibilité facile du transport automobile, qui changerait inévitablement le crâne des conducteurs en une forme plus allongée, comme une forme de rationalisation, avec des effets concomitants sur l'esprit, annonciateur d'un avenir brutal, dégradé, mentalités dégénérées quand les asiles déborderaient. ***

Un train de pensée naturel - le train de banlieue local, pas le service express rapide - nous conduit à Kochiyama et al. (2018), qui a récemment comparé le Néandertal et le crâne anatomiquement moderne, pour délimiter les différences de forme et déduire comment cela a dû avoir un impact sur la cognition néandertalienne. Par « le crâne de Néandertal » nous entendons quatre crânes individuels, chacun réassemblé à partir de fragments avec des méthodes de « devinettes » à la pointe de la technologie pour interpoler les bits manquants et de même pour les quatre représentants de Cro-Magnon. Les étapes ultérieures de la logique de conjecture supposent que les volumes des lobes cérébraux sont liés de manière rigide à la forme du crâne et que seules des déformations radiales sont possibles : par exemple, si le front de quelqu'un est comprimé, le lobe frontal se trouve derrière lui. doit être plus petit.

Preuve que les Néandertaliens étaient incapables d'interactions sociales intellectuellement stimulantes, de Kochiyama et al, Sci Reports 2018

Cela explique l'absence de fonctionnement du lobe frontal chez les Mayas, d'autres cultures précolombiennes, les tribus germaniques de l'Est, les paysans français et de nombreux autres groupes connus pour modifier les profils crâniens de leurs nourrissons avec des bandages à des fins esthétiques et d'amélioration du statut.

Quoi qu'il en soit & #8230 Kochiyama et al. sont décrits comme des pionniers dans ce nouveau domaine en plein essor de la phrénologie néandertalienne quantifiée :

Mais comme l'a déclaré le co-auteur de SR Naomichi Ogihara à Scientific American, ils sont les premiers à reconstruire numériquement les cerveaux de Néandertal.
"Notre méthode permet d'estimer la forme et le volume de chaque région du cerveau, ce qui est tout à fait impossible en analysant simplement les surfaces endocrâniennes."

La prétention à la préséance est vraie tant que l'on ignore une étude un peu plus ancienne et moins médiatisée (Neubauer, Hublin et Gunz, 2018). N'est-ce pas toujours pareil ? Vous attendez une éternité pour un article sur la phrénologie néandertalienne, puis deux arrivent en même temps.

Les cerveaux de Néandertal n'étaient pas suffisamment globuleux. Ils croyaient probablement à la théorie de la terre plate et étaient incapables de construire un bonhomme de neige classique à 3 sphères et une carotte. De Neugebauer et al Science Advances 2018

Il est fort probable que l'idée d'extrapoler de la forme du crâne à la fonction cérébrale soit venue à l'esprit de nombreuses personnes dans le passé, mais avait été précédemment rejetée comme étant manifestement stupide.

À l'âge d'or de la craniométrie au début des années 1900, les amateurs de pinces crâniennes et les gentlemen dilettantes-anthropologues aimaient diviser les populations en têtes bradycéphales et dolichocéphales - les têtes longues et étroites (ce dernier type) étaient plus courantes en Europe, et donc supérieures . Mais personne n'a soutenu que les propriétaires de crânes brachycéphales plus larges possédaient également des lobes temporaux plus larges et seraient plus doués pour le langage, la mémoire et la reconnaissance faciale.*

Maintenant, les deux études s'inscrivent dans un genre littéraire reconnu dans lequel romanciers et psychologues évolutionnistes et autres auteurs de fiction spéculent sur les différences mentales entre les Néandertaliens et leurs contemporains anatomiquement-modernes, et sur les cicatrices de la mémoire raciale du péché originel infligées à ces derniers par le traumatisme d'avoir à exterminer les premiers. Les auteurs suivent un cycle d'environ 30 ans, expliquant le renouveau actuel de cette tradition littéraire : voir Wells 1921 Harness 1953 Golding 1955 Kurtén 1978 Auel 1980.**

Il va sans dire que les Néandertaliens doit ont différé dans certains respect, car ils n'existent plus et il doit y avoir une raison à cela. De plus, personne ne veut manquer une occasion de parler de nous-mêmes et de la «nature humaine» sous couvert de parler de ce que nous sommes. ne pas. Si les Néandertaliens n'avaient pas existé, il aurait fallu les inventer.

Avide Criblé les lecteurs (y a-t-il un autre type ?) se souviendront du début de ce renouveau avec la théorie du « cerveau visuel » de 2013. En cela, l'évolution a assigné une grande partie du cortex de Néandertal au traitement de l'information visuelle (en compensation du niveau inférieur d'éclairage dans leur habitat d'Europe du Nord composé de calottes glaciaires, de blizzards et d'ours des cavernes) qu'il ne leur restait plus de cerveau pour les compétences de cognition sociale et qu'ils ne pouvaient pas coopérer en groupe. Des orbites plus grandes ont été présentées comme preuve et expliquées comme une adaptation pour capturer plus de photons. C'est de la SCIENCE, donc les preuves ne sont pas simplement « fournies » ou « déposées » ; elles sont invoqué.

C'est une théorie très stupide, même selon les normes détendues de Criblé, et je ne peux que supposer qu'il a été accepté dans Proc. Roy. Soc. Bcar le troisième auteur était Dunbar (du Numéro éponyme). Certaines personnes pourraient penser que si les Néandertaliens avaient des yeux agrandis de tarsier piège à lumière, cela faire disparaître avec le besoin d'un traitement neuronal spécial de la vision nocturne nécessitant la moitié de leur cortex, mais ces personnes sont les mêmes sceptiques et les pédants querelleurs qui aussi Soulignez que les Néandertaliens vivaient dans tout le Levant et n'étaient pas exclusivement adaptés à l'Europe du Nord (c'est là que se trouvent de nombreuses grottes où se trouvent leurs os), de sorte que leurs opinions peuvent être ignorées en toute sécurité.

Les chroniqueurs scientifiques de l'époque se sont attardés sur la élongation du côté néandertalien de la comparaison :

Et en fait, les crânes de Néandertal suggèrent que les hominidés éteints avaient des régions allongées à l'arrière de leur cerveau, appelées « chignon de Néandertal », où se trouve le cortex visuel.
"Cela ressemble à la tête d'une dame victorienne", a déclaré Dunbar à LiveScience.

Ici au Criblé Institute of Impure Science and Gratuitous Innuendo, nous attribuons cet allongement cérébral à l'extrême rapidité des modes de transport paléolithiques privilégiés par les Néandertaliens (ou peut-être pratiquaient-ils le bandage), mais d'autres chercheurs tardent à accepter cette explication.

Neubauer et al. (2018) s'est associé au récit allongement/globulaire pour rendre compte de l'ascendant Cro-Magnon. En revanche, Kochiyama et al. (2018) (enfin y revenant !) a pris une nouvelle direction. Impossible de trouver quoi que ce soit convaincant cérébral différences entre leurs reconstructions de Néandertal et de Cro-Magnon, ils ont continué à pêcher et ont finalement rapporté que les cerveaux modernes ont de plus grandes cervelet. Ou du cervelet, selon le cas. Cela les a à son tour conduits à la conclusion surprenante que le cervelet, auparavant considéré comme responsable des calculs de « séquençage / coordination musculaire » pour les mouvements de routine, doit en fait être le centre de notre qualités cognitives les plus élevées. Je ne l'invente pas:

« Une nouvelle analyse scientifique montre que les crânes humains sont façonnés d'une manière qui suggère qu'ils enfermaient des cerveaux avec des cervelets légèrement plus gros que ceux des Néandertaliens. Le cervelet est une région du cerveau associée à des activités telles que la planification, l'adaptation à de nouveaux environnements, la commutation entre les tâches et l'établissement de relations sociales”.

Et parce que le volume cérébelleux est lié à des capacités telles que la flexibilité cognitive, le traitement du langage et la capacité de mémoire de travail, les scientifiques soutiennent que des hémisphères cérébelleux plus grands ont peut-être aidé les humains à survivre et à s'adapter à un monde dangereux, contrairement aux Néandertaliens.

C'est le point où les pédants et critiques habituels objectent que le volume et la densité neurale du cervelet ont également tendance à être plus importants chez les hommes que chez les femmes. Ce qui signifie probablement :

Les Néandertaliens étaient des échecs multitâches aussi inorganisés, antisociaux, sans imagination et multitâches que les femmes d'aujourd'hui !

Après tout cela, c'est un soulagement de se tourner vers un article récent avec une approche différente de la question de la craniométrie néandertalienne : Gregory et al. (2017) ont introduit le concept utile du “NeanderScore” et reconstruit cette forme de crâne prototype en mesurant les personnes vivantes et en les classant selon leur proportion d'ascendance néandertalienne. Les NeanderScorers élevés avaient tendance à avoir un cerveau plus gros, en particulier à l'arrière dans un patch "occipito-pariéto-temporal" et étaient particulièrement dotés dans la région du sillon intrapariétal (peut-être mieux décrit comme important pour les capacités visuelles et motrices).

Gregory et al Sci Reports 2017, Figure 2. Modifications cérébrales liées au NeanderScore dans le sillon intrapariétal. Variation structurelle du sillon intrapariétal (IPS) liée au pourcentage de SNP dérivés de Néandertal (NeanderScore). La gauche et le milieu montrent des vues latérales et postérieures de l'IPS droit sur la surface cérébrale moyenne, illustrant la convergence anatomique des associations de NeanderScore avec une plus grande profondeur sulcale (orange p < 0,05 corrigé FWE), volume de matière grise (bleu p < 0,005), et le volume de matière blanche (jaune p < 0,005).

Il convient de noter que nous n'avons pas trouvé d'associations de NeanderScore avec des volumes frontotemporaux plus petits 38 ou une extension antérieure raccourcie des lobes temporaux 13 , comme cela aurait pu être supposé à partir d'analyses crâniennes antérieures de H. neanderthalensis…”

Les reconstitutions les plus récentes et les mieux fondées de l'apparence de Néandertal ressemblent étrangement aux portraits d'elle-même et de son mari Otto de Paula Modersohn-Becker. Non pas qu'il y ait quelque chose de mal à cela.

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* Il existe également l'idée provocatrice de Vendramini selon laquelle les Néandertaliens étaient des prédateurs supérieurs alors que leurs contemporains anatomiquement normaux n'étaient que des proies à traquer et à consommer. Ceci fournit une explication possible à l'extinction des Cro-Magnons. Quant aux notions audacieuses mais pas particulièrement cohérentes de Kurup et Kurup sur la civilisation néandertalienne autiste de la Lémurie dravidienne, moins on en dit, mieux c'est.

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À propos de Léonid Schneider

Journaliste scientifique et dessinateur indépendant. Anciennement biologiste cellulaire moléculaire. Mon CV académique sur : https://orcid.org/0000-0002-6204-9470


2021, l'odyssée de l'espace

En juillet 2019, l'UC San Diego et la NASA ont annoncé qu'ils projetteraient des mini-cerveaux de Muotri jusqu'à la Station spatiale internationale (ISS). Pourquoi? Apparemment, cela a en quelque sorte à voir avec le programme de colonisation spatiale, Muotri lui-même a parlé de ses inquiétudes pour les astronautes qui procréent et ont des bébés maxibrain lors de voyages interstellaires en apesanteur. Le communiqué de presse de l'université explique :

“Le tout premier projet de ce type est dédié à T. Denny Sanford, un défenseur de longue date de la recherche sur les cellules souches dont le partenariat a soutenu les travaux de Muotri ainsi que plusieurs entités de recherche clés, dont le Sanford Consortium for Regenerative Medicine et l'UC San Diego Centre clinique de cellules souches de Sanford.

Le 21 juillet, l'UC San Diego s'associera à Space Tango pour lancer une charge utile d'organoïdes cérébraux vivants dans l'espace», a déclaré Erik Viirre, MD, PhD, professeur de neurosciences et directeur du Arthur C. Clarke Center for Human Imagination. "Les résultats de l'étude auront d'énormes implications pour la colonisation spatiale et la santé humaine. Nous espérons déterminer si l'humanité peut atteindre le cosmos plus large.

Vous voyez donc le type impressionnant de soutien des donateurs que Muotri reçoit, à côté du soutien de ses pairs universitaires comme Gage, Kriegstein et Pääbo. Muotri lui-même a décrit ses expériences spatiales comme " révolutionnaires " parce que la fausse modestie n'est pas son truc. Un véritable expert des sciences biomédicales et des technologies spatiales comme cité :

« Cela fait bien trop longtemps que nous n'avons pas compris l'importance de la gravité dans le développement des organes et des embryons », a déclaré David Brin, PhD, auteur de science-fiction, chercheur en résidence à l'UC San Diego et conseiller de l'Innovative de la NASA. et programme de concepts avancés. “Our future path, in becoming an interplanetary species, could depend on discoveries that we’ll begin making with this mission.””

So proud of Alysson Muotri, scientist and professor @UCSDMedSchool!
This is awesome… very exciting work – brain organoids in a rocket – can't get better than that! @UCSDHealth @UCSanDiego @ResearchUCSD #neuroscience https://t.co/fnYFs4frPo

&mdash Dr.JoAnn Trejo-Unity, Decency, Science &Yes, Truth (@joann_trejo) July 18, 2019

The minibrains were not yet sent into space as promised, not on 21 July 2019 or later on. Maybe it all was a publicity stunt. However, in April 2020, UC San Diego announced that Muotri and other UCSD science entrepreneurs received a $5 million grant from NASA to establish a stem cell lab in space. Muotri’s grant partner Catriona Jamieson was quoted:

We envision that the next thriving ecosystem of commercial stem cell companies, the next nexus for biotechnology, could be created 250 miles overhead by the establishment of these capabilities on the ISS

On July 21, more than 100 “mini-brain” organoids grown @UCSanDiego will be launched to the @Space_Station to study microgravity’s effect on neural development—and investigate prospects for nurturing life beyond Earth. @ucsdhealth @NASA https://t.co/qhpTL6GjGp pic.twitter.com/u0Yga6nUan

&mdash UC San Diego (@UCSanDiego) July 8, 2019

Reagan’s Star Wars, but with capitalist stem cells. The same press release says about the launch date, originally announced for 21 July 2019:

The project’s first flight to the ISS is planned for mid-2021“.

Here my idea: why not sending some Neanderthal minibrains inside crab robots, not just into the Earth orbit, but to colonise the Moon? The Earth is dangerous anyway, what with the viruses raging, maybe Muotri would like to go to the Moon too, and commandeer his Lunar Neanderthal crab robot army via AI generated brain waves?

Either Muotri will end up the biggest embarrassment for his research field and maybe even NASA, or he will be awarded Nobel Prizes in everything: in medicine (for Neanderthal minibrains), in chemistry (for COVID-19 cures from minibrains), physics (for minibrains in space), for peace (for minibrains crab robots delivering democracy everywhere) and in economy (for getting all the funding money there is).

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Sasquatch Chronicles Blog

“Geneticists hope comparing prehistoric and modern biology will help them understand what makes humans unique. Scientists are preparing to create “miniature brains” that have been genetically engineered to contain Neanderthal DNA, in an unprecedented attempt to understand how humans differ from our closest relatives.

Au cours des prochains mois, les petites taches de tissu, connues sous le nom d'organoïdes cérébraux, seront cultivées à partir de cellules souches humaines qui ont été modifiées pour contenir des versions «néandertalisées» de plusieurs gènes.

Les organoïdes de la taille d'une lentille, incapables de pensées ou de sentiments, reproduisent certaines des structures de base d'un cerveau adulte. Ils pourraient démontrer pour la première fois s'il existait des différences significatives entre la biologie du cerveau humain et celle de Néandertal.

“Neanderthals are the closest relatives to everyday humans, so if we should define ourselves as a group or a species it is really them that we should compare ourselves to,” said Prof Svante Pääbo, director of the genetics department at the Max Planck Institute for Evolutionary Anthropology in Leipzig, Germany, where the experiments are being performed.”

14 Responses to “News of the strange: Scientists grow ‘mini-brains’ using Neanderthal DNA”

Oh yeah, this can’t be good. A brain with no feelings, thoughts- hey wasn’t that already done? (insert political party of your choice)


What Miniature Lab-Grown Brains Reveal About the Effects of Covid-19

Organoids are helping scientists study the coronavirus

While there’s growing evidence that animals may suffer from anxiety and depression and that some monkeys exhibit autism-like symptoms, schizophrenia seems uniquely human. Muotri’s lab is interested in finding out the biological underpinnings behind why humans are so susceptible to schizophrenia and other psychiatric and neurodevelopmental disorders.

A 2016 study suggested that schizophrenia is a modern development, one that emerged after humans diverged from Neanderthals. Other studies have found links between Neanderthal genes — many of us harbor between 1% to 2% of Neanderthal DNA — and the risk of depression and addiction. (My colleague Dana Smith at Elemental recently wrote about the various theories that explain why our brains evolved to be depressed.)

“I think reconstructing the evolutionary path that increases the complexity of the human brain will allow us to understand how those diseases became so frequent for us,” Muotri says.

To create the organoids, Muotri and his team first compared the genomes of modern humans to those of Neanderthals and Denisovans, another group of early hominids that split off from Neanderthals 400,000 years ago. The researchers were looking for genetic differences that could explain how modern humans evolved. They found 61 protein-coding genes that differ between us and our ancestral relatives. From there, they looked at genes involved in early brain development and narrowed in on one in particular: NOVA1, known to be a master regulator that affects the expression of other genes.

Muotri and his team then took skin cells from a “neurotypical” person — someone who doesn’t have neurodevelopmental disorders — and transformed them into stem cells, which have the ability to specialize into any cell type. They then used CRISPR gene editing to bestow the stem cells with the archaic variant of NOVA1 found in Neanderthals. Using substances known as growth factors, they coaxed the stem cells into neurons, which after months formed into tiny three-dimensional balls of brain tissue.

Compared to organoids with the modern-day version of NOVA1, the ones with the Neanderthal variant looked noticeably different. While the modern-day brain organoids were smooth and spherical, the Neanderthal organoids were smaller and bumpier, with a popcorn shape. The findings suggest the gene played a major role in the development of the modern human brain.

There were also differences in the way their cells multiplied and how their synapses formed. In the archaic version of the organoids, neuronal activity occurred at an earlier stage, suggesting that the Neanderthal neural network may have matured faster than that of modern humans. But the neurons in the Neanderthal organoids didn’t synchronize in the same way that those in the modern human organoids did.

The brain organoids are still far from actual brains. They lack blood vessels, which provide the brain with oxygen, as well as many cell types that exist in a real brain. And a study published last year in La nature found that brain organoids don’t replicate the intricate circuitry of the brain. In other words, they’re simplified models of the most complex organ. Since many human brain diseases are specific to particular cell types and circuits in the brain, this presents a challenge for using organoids to accurately model these disorders.

Muotri knows his brain organoids have limitations. “You cannot compare an organ or adult brain,” he says. “The organoid is just an indication of things that might change during development. It’s an extrapolation.”

H. Isaac Chen, MD, a neurosurgeon at the University of Pennsylvania who wasn’t involved in the new study, says there are probably more genes than just NOVA1 that make our brains distinct from those of ancient humans.

“Introducing specific gene variants into brain organoids is an interesting approach for understanding how they influence brain development,” Chen tells Future Human. “But it is not likely that a single gene variant is completely responsible for the differences in brain development between humans and extinct hominin species.”

Many psychiatric conditions are polygenic — that is, they involve several, even hundreds, of mutations in different genes.

Muotri’s team wants to look at the other 60 genes and what happens when each, or a combination of two or more, are altered in brain organoids.

As brain organoids get more advanced, Chen and others have raised ethical concerns about their use in research. Muotri’s lab has previously made brain organoids that emit humanlike brain waves, raising the possibility that they could someday develop consciousness. He has called for ethical guidelines around experiments that involve implanting human brain organoids into lab animals. While other groups have been testing brain organoids in mice, Muotri says his team has no plans to do so with their Neanderthal mini brains.

Chen isn’t worried that the Neanderthal organoids will become conscious anytime soon though. He says the possibility of growing a thinking Neanderthal brain in the lab is still far off.


The human brain is one the most complex creations of evolution. Its intrinsically convoluted structure wasn’t always like this though. Or was it? These mini brains in petri dishes could tell us.

Scientists have been trying to understand the brain and its journey for the longest time. Seeking to bridge the gap between how our brain is and how our brain was, this research even addresses the in-betweens. The complex structure of the human brain has always been in the centre stage when it comes to scientific research. Serving as a model for complex but mysterious yet the best machine ever, the brain in its present forms must have evolved from a primitive form where it was not equipped to be this functional.

One way to figure out if the brain has always been what it is right now is to compare it with those of our ancestral cousins. Though fossils are easily found, brains are not. Trying to arrange for the brain of our ancestral cousin- a neanderthal, that died almost 37,000 years ago, has been one monumental task in itself. Yet, to bridge the gap between availability and advancement, a research team grew tiny ‘mini brains’ in Petri dishes. Some of the brains were grown using the gene-editing tool Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats or CRISPR, to have a brain development gene taken from Neanderthal remains.

Scientists are growing Neanderthal like brains in petri dishes.

Researchers started with skin cells of a ‘neurotypical person’- which is a term that is used to refer to individuals who don’t have any known genetic defects linked to neurological disorders– so as to manipulate their genomes to turn them into pluripotent stem cells. Post this, CRISPR comes into play. This is where using CRISPR, NOVA1 gets targeted and swapped in the Neanderthal base pair to replace the modern human one. To ensure precision and avoid any errors that can be caused by DNA changes by CRISPR, resulting cells are sequenced and if any of them have unintended mutations, they are discarded.

Pondering upon questions like what is it in the DNA that differentiates between humans and its probable primitive form? Equipped with similar questions, researchers have now zeroed down to a single gene out for its Neanderthal counterpart in brain tissue grown in a lab dish. When comparing to the brain in it’s present form, the resulting organoid revealed that DNA may have had a major role in the development.

This study is unique not because the topic hasn’t been delved into before, but it’s definitely the first time tiny brains of ancient human cousins have been cultivated so as to compare it with the hybrid of the human organ as it is in its present state.

CRISPR and NOVA1 gets targeted and swapped in the Neanderthal base pair to replace the modern human one.



Commentaires:

  1. Samugrel

    Je pense que vous autorisera l'erreur. Je propose d'en discuter. Écrivez-moi dans PM, nous parlerons.

  2. Fenrigore

    Je pense, que vous commettez une erreur. Je peux défendre la position. Écrivez-moi dans PM, nous en discuterons.

  3. Mukasa

    Je souscris à tout ce qui précède.

  4. Sinjin

    La réponse dûment



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