Uspoređujući tisuće laboratorijski uzgojenih dopaminskih neurona ljudi, čimpanza, makakija i orangutana, istraživači su otkrili da ljudski dopaminski neuroni izražavaju više gena koji pojačavaju aktivnost antioksidansa koji smanjuju štetu nego oni drugih primata.

Baš kao što je uspravno hodanje dovelo do problema s koljenima i leđima, a promjene u strukturi čeljusti i prehrani rezultirale problemima sa zubima, brzo širenje ljudskog mozga tijekom evolucijskog vremena stvorilo je izazove za njegove stanice.

Koristeći alat za snimanje, znanstvenici su pokazali da dva područja mozga zahtijevaju dopamin znatno više kod ljudi nego kod makakija. Prefrontalni korteks je 18 puta veći, a striatum gotovo sedam puta veći.

Ljudi imaju samo oko dva puta više dopaminskih neurona nego njihovi srodnici primati. Ti se neuroni stoga moraju dalje rastezati i jače raditi - svaki formirajući više od dva milijuna sinapsi - u većem, složenijem ljudskom mozgu.

Kako bi razumjeli kako su se ljudski dopaminski neuroni mogli prilagoditi da se nose sa zahtjevima velikog mozga, znanstvenici su uzgojili  verzije ovih stanica u laboratoriju.

Kombinirali su matične stanice - koje se mogu razviti u mnoge tipove stanica - od osam ljudi, sedam čimpanza, tri makaka i jednog orangutana i uzgojili ih u minijaturne strukture nalik mozgu zvane organoidi. Nakon 30 dana te su strukture počele proizvoditi dopamin, oponašajući mozak u razvoju. Tim je zatim genetski sekvencionirao dopaminske neurone kako bi izmjerio koji su geni uključeni i kako su kontrolirani.

U analizi neurona čovjeka i čimpanze, istraživači su otkrili da ljudski neuroni izražavaju više razine gena koji upravljaju oksidativnim stresom — vrstom oštećenja stanica koje može biti uzrokovano energetski intenzivnim procesom proizvodnje dopamina. Ovi geni kodiraju enzime koji razgrađuju i neutraliziraju otrovne molekule, zvane reaktivne vrste kisika, koje mogu oštetiti stanice.

Kako bi istražili jesu li ljudski dopaminski neuroni možda razvili jedinstvene reakcije na stres, autori su primijenili pesticid koji uzrokuje oksidativni stres na organoide. Otkrili su da su neuroni koji su se razvili iz ljudskih stanica povećali proizvodnju molekule poznate kao BDNF, koja je smanjena kod ljudi s neurodegenerativnim poremećajima kao što je Parkinsonova bolest. Nisu vidjeli isti odgovor u neuronima čimpanze.

Razumijevanje ovih zaštitnih mehanizama moglo bi pomoći u razvoju terapija koje jačaju staničnu obranu kod ljudi s rizikom od Parkinsonove bolesti.