Cлух, зрение, то, что мы ощущаем через кожу — это наше окно в мир. Вся информация от органов чувств передаётся по цепочке в мозг, где происходит её сортировка и переработка. Cвет и звук – это очень разные стимулы. Логично ожидать, что и центры, перерабатывающие эту информации, будут отличаться друг от друга c самого начала развития головного мозга. Но всё оказалось иначе. Исследование, опубликованное в Nature, показало, что в первые дни после рождения эти центры очень похожи, и их судьбу определяет только та информация, которую они получают от органов чувств.
Это открытие может пролить свет на один из путей появления синестезии — феномена, при котором система чувств фактически воспринимает одно (например, аудиосигнал), но мозг считает, что ему передали другое (скажем, зрительный образ).
Где «живут» ощущения?
Таламус — это область головного мозга, которая перераспределяет информацию от органов чувств к коре головного мозга. Цепочка передачи не такая простая — таламус «играет» с корой в пинг-понг. Сначала сигналы от детекторов идут к ядрам таламуса первого порядка, которые передают их в кору. Кора, в свою очередь, их возвращает обратно, но у же в ядра таламуса высшего порядка. А уж эти ядра передают информацию, да-да, снова в кору.
Удивительным образом этот пинг-понг повторяется и для зрения, и для слуха, и для передачи тактильной информации, вплоть до мелких деталей: к примеру, первичные ядра таламуса посылают свои сигналы в четвёртый слой коры головного мозга. Совпадение? Случайность? Этими вопросами задались исследователи из университета Женевы.
Они посмотрели, насколько похожи ядра таламуса, принимающие информацию от разных органов чувств – зрения, слуха и кожи, сравнив экспрессию их генов. Если попытаться найти сходства между этими ядрами в матрице попарно, то можно предположить два варианта развития событий. Первый: первичные ядра таламуса, передающие информацию от, скажем, уха, будут больше похожи на ядра высшего порядка, также задействованные в восприятии слуха. Или второй вариант: ядра высшего порядка, вне зависимости от того, какую информацию они передают, будут похожи между собой, то есть положение в иерархии здесь — главный фактор, а не то, что именно эти ядра делают.
Неравенство в «чувственном» мире
Так вот, верным оказался второй вариант – ядра высшего порядка оказались действительно похожими друг на друга вне зависимости от того, какую информацию они должны были передавать.
Образцы для этого анализа брались у мышей через три для после рождения, ведь в этот момент только-только формируются цепи передачи информации от органов чувств к мозгу. Здесь главную роль играло положение ядер таламуса в иерархии (как бы грустно не звучало это с обывательской точки зрения). Тем не менее, если проследить за дальнейшим развитием этих ядер, то оказывалось, что со временем на их судьбу всё больше и больше влияла информация от органов чувств – они перестраивали экспрессию генов в зависимости от того, какую информацию получали.
Так вот, чтобы стать синестетиком, нужно, чтобы пути от разных органов чувств пересекались (в определённом месте и в определённое время). И один из вариантов получить подобное – перестроить связи на высшем уровне, между разными зонами коры.
Исследования же швейцарской группы добавляют доказательств того, что теоретически возможен и другой вариант — трансформация ниже по цепи, в таламусе. Ядра таламуса при рождении ещё не настроены на «определённую волну» и вполне могут видоизмениться, если не получают информацию от соответствующих органов чувств. Возможно, именно это и наблюдается, когда, к примеру, у слепых людей улучшается слух.
Текст: Даша Овсянникова
A cross-modal genetic framework for the development and plasticity of sensory pathways Laura Frangeul, Gabrielle Pouchelon, Ludovic Telley, Sandrine Lefort, Christian Luscher & Denis Jabaudon in Nature 538, 96–98 (06 October 2016) doi:10.1038/nature19770