Мозг человека начинает формировать свою нейронную сеть еще до рождения, до того, как ребенок приобретает сенсорный опыт или начинает видеть. Но как это происходит, если еще нет опыта, чтобы направлять этот процесс? В новом исследовании, опубликованном учеными Йельского университета, была выявлена ключевая роль спонтанной активности клеток в раннем развитии мозга.
Согласно исследованию, даже на ранних стадиях развития, когда мозг только начинает “настраиваться”, активность клеток управляется теми же принципами, что и позже, когда человек начинает учиться. Правило, которое гласит, что “клетки, которые активируются вместе, соединяются”, применимо и на этом этапе, только вместо опыта, как у взрослых, активность нейронов возникает спонтанно.
Как это работает?
Исследователи сосредоточили своё внимание на сетчаточных ганглиозных клетках мышей. Эти клетки передают сигналы от сетчатки глаза в область мозга, называемую верхними холмами, где они соединяются с нейронами. Команда одновременно измеряла активность одной клетки, отслеживала анатомические изменения этой клетки и наблюдала за активностью окружающих клеток у новорожденных мышей, чьи глаза еще не открылись.
Выяснилось, что если активность клетки синхронизировалась с волнами спонтанной активности окружающих клеток, её аксоны (волокна, соединяющие её с другими клетками) разветвлялись, создавая новые связи. Если синхронизация была слабой, аксоны, наоборот, сокращались.
Эти результаты подтверждают так называемое “правило Хебба”, предложенное психологом Дональдом Хеббом в 1949 году: если одна клетка многократно вызывает активацию другой клетки, их связь усиливается.
Важность спонтанной активности
Это исследование показывает, что даже на ранних стадиях развития мозга спонтанная активность играет ключевую роль в формировании нейронных сетей. Подобные волны активности были также обнаружены в других областях мозга, таких как спинной мозг, гиппокамп и улитка уха. Это означает, что в разных нейронных цепях могут действовать схожие правила для формирования связей.
Дальнейшие исследования будут направлены на изучение того, как эти паттерны остаются активными после того, как глаза мышей открываются, и как новые ветви аксонов влияют на соединенные нейроны.
Заключение
Спонтанная активность клеток на ранних стадиях развития мозга не просто случайное явление — она играет важную роль в том, как мозг “подключает” свои нейроны. Это открытие не только углубляет наше понимание процессов в мозге, но и может помочь в разработке новых методов лечения неврологических заболеваний, связанных с нарушением нейронных связей.