Осязание и зрение связаны между собой еще до рождения
На эмбриональных стадиях тактильные стимулы одновременно активируют тактильные и зрительные нейронные пути. Вскоре после рождения оба пути реорганизуются, чтобы обеспечить раздельную обработку осязания и зрения.
Волны активности, излучаемые сетчаткой глаза после рождения, способствуют разделению осязания и зрения, говорится в исследовании Института нейронаук UMH-CSIC, опубликованном сегодня в журнале Science. Это разделение происходит в структуре мозга под названием верхний колликулус, который действует как распределитель нейронных цепей или путей. Любая задержка в развитии этого разделения вызывает неправильную организацию зрительных цепей, которая сохраняется во взрослой жизни.
Новое исследование из лаборатории доктора Гильермины Лопес-Бендито, опубликованное сегодня в журнале Science, показывает на мышах, что цепи осязания и зрения не являются независимыми в эмбрионе, а переплетаются. Только при рождении эти цепи разделяются, и реакции на сенсорные стимулы становятся независимыми.
В предыдущем исследовании лаборатория Лопеса-Бендито показала, что тактильные стимулы активируют схемы мозга, предназначенные для обработки такого рода информации, еще до рождения. Но мы хотели определить, делают ли они это независимо или происходит временное дублирование с другими органами чувств". Это новое исследование предоставляет захватывающие данные о том, как чувства разделяются в первые дни жизни", - говорит Гильермина Лопес-Бендито, возглавлявшая исследование.
В этой работе под руководством Терезы Гильямон-Виванкос они впервые показали in vivo на мышах, что во время эмбрионального развития тактильный стимул не только вызывает ожидаемую реакцию в первичной соматосенсорной коре (одна из областей мозга, связанная с чувством осязания), но и, что удивительно, вызывает реакцию в первичной зрительной коре обоих полушарий.
"Этот мультимодальный (т.е. охватывающий более одного чувства) ответ наблюдался у эмбрионов мышей, протестированных в последний день беременности, но исчез с рождением. Затем мы проверили, может ли исчезновение этого мультимодального ответа быть связано с поступлением сигналов от сетчатки в кору головного мозга и другие структуры мозга. Наши данные показывают, что соматосенсорные и зрительные цепи не выделяются по умолчанию, а требуют для этого прихода волн активности от сетчатки", - объясняет Тереза Гильямон-Виванкос.
Этот фундаментальный процесс разделения сенсорных цепей происходит в период времени, близкий к рождению, в структуре мозга под названием superior colliculus. По аналогии с железной дорогой, при рождении органы чувств разделяются в верхнем коленчатом теле, следуя по разным путям. Изменение пути облегчается волнами активности сетчатки, которые действуют как переключатели, направляющие стимулы каждой сенсорной модальности в соответствующую кору головного мозга, чтобы мы могли воспринимать их отдельно.
Фактически, блокирование этих ретинальных волн продлевает мультимодальную (смешанную) конфигурацию органов чувств после рождения, в результате чего superior colliculus сохраняет смешанную тактильно-визуальную идентичность и возникают дефекты в пространственной организации зрительной системы.
Данная работа углубляет понимание функции волн активности сетчатки, раскрывая их решающую роль в приобретении специфичности сенсорной модальности, расширяя классическую роль, известную в постнатальном совершенствовании зрительных схем. Другим важным вкладом этой работы является обнаружение ограниченного временного окна для сегрегации зрительной и соматосенсорной систем. Таким образом, любая задержка в этой сегрегации приведет к длительным изменениям в организации зрительных цепей.
"Наши результаты подчеркивают онтогенетическую перспективу, в которой верхний колликулус осуществляет главный контроль на ранних стадиях развития организма над кортикальной спецификацией и конфигурацией зрительных схем. Поэтому мы считаем, что более глубокое понимание функционального развития филогенетически древних структур имеет решающее значение для понимания того, как кора головного мозга формирует и определяет свои функциональные области", - говорит доктор Лопес-Бендито.
