Уникальные способности человеческого мозга завораживают как философов, так и нейробиологов. Что отличает человеческий мозг от мозга животных? С большой степенью вероятности, это увеличение коры больших полушарий головного мозга. Как происходит развитие этой зоны у эмбриона человека остается неясным, хотя известно, что основные события происходят на поздней стадии эмбрионального развития. Тем более интересны исследования группы Артуро Алварез-Байло из Университета Калифорния Сан-Франциско, которые нашли группу вставочных нейронов (интернейронов), которые перемещаются к коре головного мозга уже после рождения ребенка и опубликовали исследование в Science
Контекст
Что такое интернейроны?
Все нейроны по их расположению в нервной системы можно разделить на три вида: чувствительные (сенсорные), которые «чувствуют» и передают информацию из внешней среды, двигательные нейроны, которые передают указания из мозга к мышцам («двигают» их) и вставочные нейроны (интернйроны, промежуточные нейроны), которые соответственно соединяют чувствительные и двигательные нейроны. Вставочные нейроны, или интернейроны, составляют большую часть головного и спинного мозга, и они делятся на множество подтипов.
Интернейрон. Фото NIH
Мыши, в принципе, представляют удобную модель для нейробиологов, но есть процессы мозга, которые на мышах невозможно исследовать, по простой причине — они уникальны для человеческого мозга. Одно из таких процессов — это развитие коры мозга человека. Известно, что у мышей и у человека — это очень разные процессы; количество новых нейронов, которые образуются у человека после рождения, намного меньше чем у мышей.
Исследователи развития человеческого мозга определенно обладают огромной психологической устойчивостью к неудачам — они имеют дело с очень редкими событиями (большая часть мозга уже сформирована при рождении ребенка) в сочетании с невозможностью получить достаточное количество материалов для исследований. Тем более, трудно переоценить героические усилия группы, которая, исследовав аутопсии мозга детей от рождения до трех лет, обнаружила даже не образование новых нейронов, а перемещение уже имеющихся промежуточных нейронов к коре. Это, определенно, достижение 80-го уровня.
Траектория перемещения этих нейронов напоминала арку, поэтому они получили название «арочные» интернейроны. Цепи этих нейронов двигались из субвентрикулярной зоны коры к коре мозга вдоль сосудов — группа засняла на видео перемещние этих нейронов. Когда и откуда эти интернейроны начали движение — загадка. Очень обнадеживающе, что авторы исследования смогли сопоставить данные гистологии с показанием магнитно-резонансной томографии мозга — значит, можно будет исследовать движние этих нейронов неинвазивными методами.
Если сопоставить эти исследования с предыдущими, то приоткрывается дверь в научную фантастику. Факт номер один: всё больше и больше исследований показывают, что определенные группы интернейронов контролируют критические периоды в развитии мозга после рождения (критический период – это период, когда мозг очень пластичный и соответственно очень чувствителен к влиянию среды). Факт номер два: та же самая группа показала, что если пересадить в мозг мышей предшественников интернейронов, то можно повернуть вспять время развития мозга – мозг снова становится пластичным, он возвращается к критическому периоду своего развития. Получается, если группы незрелых интренейронов, не добравшиеся до конечного пункта назначения в зоне коры, могут сохраняться месяцами и даже годами в мозге ребенка, то, простимулировав их движение, в одну реку можно будет войти дважды — переиграть развитие мозга ребенка в случае, если что-то пошло не так?
Текст: Даша Овсянникова
Southwell, D. G., Froemke, R. C., Alvarez-Buylla, A., Stryker, M. P., & Gandhi, S. P. (2010). Cortical Plasticity Induced by Inhibitory Neuron Transplantation. Science, 327(5969), 1145–1148. https://doi.org/10.1126/science.1183962