|
Наш мозг не пустой при рождении
|
|
|
|
Рождаемся ли мы с мозгом, который, по сути, представляет собой чистую доску, на которой нейроны начинают писать только после рождения? Или же работа нашего мозга больше похожа на tabula plena, полный лист бумаги, на котором уже все написано и который продолжает переписываться?
|
|
|
|
Когда исследовательская группа под руководством нейробиологов Питера Йонаса и Виктора Варгас—Баррозу из Института науки и технологий Австрии (ISTA) задалась целью ответить на этот вопрос, они решили сосредоточиться на гиппокампе. Это основная область мозга, связанная с формированием воспоминаний, а также необходимая для обучения и пространственного распознавания. Ученые специально сосредоточились на сети нейронов CA3, которая находится исключительно в гиппокампе и обладает пластичностью для кодирования, хранения, восстановления и обновления воспоминаний.
|
|
|
|
Считается, что нейронная сеть CA3 хранит большие объемы информации через синапсы — промежутки между нервами, по которым передаются сообщения, — которые обладают высокой пластичностью и легко адаптируются к изменениям. Предыдущие исследования показали, что эти нейроны распределены, а не плотно упакованы, но то, как они соединяются друг с другом после рождения, все еще изучается. Согласно одной гипотезе — модели "чистого листа" — изначально между нейронами было бы мало связей, и синапсы продолжали бы формироваться с течением времени. Противоположное верно для модели сокращения, которая предполагает, что мозг изначально полон синапсов, и их количество постепенно уменьшается, в конечном счете создавая связи, которые находятся дальше друг от друга, но гораздо более специфичны.
|
|
|
|
|
|
|
“Модели ”простой таблицы" и "обрезки" по-разному предсказывают, как изменятся возможности подключения с течением времени", - говорят Джонас и Варгас-Баррозу в исследовании, недавно опубликованном в Nature Communications. “Синаптическая связь в зрелом гиппокампе и неокортикальных сетях не является случайной [...], но как [она] генерируется, неясно”.
|
|
|
|
Чтобы увидеть, как синапсы CA3 развиваются от рождения до взрослой жизни, исследователи изучали мышей вскоре после рождения (в возрасте 7-8 дней), в подростковом возрасте (18-25 дней) и во взрослом возрасте (45-50 дней) — периоды до, во время и после того, как гиппокамп демонстрирует наивысший уровень пластичности. Использование метода patch-clamp позволило точно регистрировать и измерять электрические сигналы, проходящие через нейроны, что позволило измерять сигналы, когда они достигают разных частей нейронов, начиная с одного крайнего участка (пресинаптических окончаний, которые являются концами нейронов, преобразующими электрические сигналы в химические путем высвобождения нейромедиаторов). к другому (дендриты, разветвленные отростки, которые принимают сигналы и отправляют их в сому, или тело, нейрона).
|
|
|
|
Когда команда проанализировала записи, они обнаружили, что мыши рождались с огромным количеством связей между нейронами CA3. По мере взросления животных эти связи уменьшались, а синапсы CA3 постепенно становились более структурированными и менее случайными. Оба наблюдения подтверждают модель сокращения, указывая на то, что сеть CA3 начинается с состояния tabula plena, а не с состояния tabula rasa. Исследователи также обнаружили, что отдельные синапсы у молодых мышей были на удивление сильными (способными самостоятельно вызывать импульсы), в то время как у зрелых животных многие более слабые сигналы должны были объединяться одновременно, чтобы активировать нейрон. Микроскопический анализ тех же самых нейронов еще больше подтвердил теорию обрезки: аксоны со временем становились короче и имели меньше точек ответвления, в то время как дендриты удлинялись и приобретали большую плотность.
|
|
|
|
Итак, похоже, что мозг новорожденного — по крайней мере, у мышей — в большей степени представляет собой tabula plena, чем tabula rasa. С рождения и до зрелого возраста нейронная сеть CA3 в гиппокампе изменялась от плотной и случайной к более разнесенной и структурированной. Зрелые нейроны CA3 также активируются реже, чем незрелые. Однако, еще предстоит выяснить, происходит ли в человеческом мозге то же самое, поскольку механизмы, которые управляют сокращением синапсов, все еще недостаточно изучены на клеточном или молекулярном уровне.
|
|
|
|
“Эти изменения были интерпретированы как переход к вычислениям более высокого порядка в гиппокампе”, - сказали исследователи. “Такие изменения могут быть связаны с переходом от плотных [и] случайных к разреженным [и] структурированным связям CA3. Непосредственная проверка этих гипотез потребует дополнительной работы в гиппокампе человека”.
|
|
|
|
Вы можете ничего не помнить из младенчества, но это не обязательно означает, что тогда ваш мозг был пуст.
|
|
|
|
Источник
|
