Чувства: Нейробиология сенсорного восприятия

3.1 Баррелы, баррелетты и баррелоиды

У мышункула каких-то баррелов нет, а какие-то – меньшего размера из-за измененного гена PAX6. Мышункул мыши с мутированным геном очень сильно отличается от мышункула нормальной мыши. У мышей с поврежденным геном PAX6 также изменены и другие части мозга. К тому же в зоне поражения находятся и соматосенсорная кора (часть головного мозга, которая обрабатывает сенсорную информацию, полученную от других частей тела), задний мозг и таламус (часть лимбической системы). Оказывается, расположение участков нервной ткани и в заднем мозге, и в таламусе подобно расположению баррелов в соматосенсорной коре. Эти участки даже названы аналогично: в заднем мозге – баррелетты, а в таламусе – баррелоиды. То, как развиваются баррелы, влияет на развитие баррелеттов и баррелоидов, а следовательно, и на развитие таламуса и заднего мозга. Это означает, что на уровне развития возникает иерархия сигналов, которые тонко настраивают высшую нейронную структуру мозга. Изменение генов в иерархии или того, как эти гены проявляются, может оказать огромное влияние на сенсорные способности млекопитающих.

Они выяснили, что, когда область мозга, отвечающая за сбор тактильной информации, уменьшается в размерах, возможны два варианта развития событий. Первый: объединения баррелов, а следовательно, средства обработки информации из внешнего мира, могут стать просто миниатюрными. Второй: размер баррелов и их ориентация могут быть изменены в соответствии с другой структурной организацией мозга. Самый простой способ разобраться в этом вопросе – разведение мышей с некоторыми уменьшенными областями мозга, в частности с уменьшенной соматосенсорной корой. Существует мутировавшая разновидность мыши, так называемая узкоглазая мышь, и к подобной мутации привело именно уменьшение соматосенсорной коры. Причиной мутации стало повреждение белка PAX6, который считается основным геном-переключателем, определяющим развитие глаз (ген-переключатель – это ген, наличие которого необходимо, чтобы развитие шло по определенному пути). Другая функция белка PAX6 заключается в том, чтобы контролировать рост мозга посредством регуляции генов. К сожалению, узкоглазость у мышей несовместима с жизнью – те погибают еще на стадии эмбриона, и нельзя просто взять и развести их: узкоглазые мыши не доживут до того момента, когда смогут приносить пользу в эксперименте. О’Лири и его коллеги нашли способ локализовать экспрессию гена PAX6 с повреждениями в соматосенсорной коре, что само по себе уже невероятный трюк. И с помощью этих мутантов с локализованным геном они смогли получить карту мозга мышункула с уменьшенной соматосенсорной корой. Если взглянуть на эту карту, становится очевидно, что ремоделирование мозга включает в себя не миниатюризацию нейронных связей, а скорее радикальную реконструкцию существующего плана. Добавьте к этому простому, но элегантному эксперименту описанный во вставке 3.1 еще более точный анализ, и вы придете к выводу, что траектория развития позвоночных животных стремится к совершенству общей нейронной сети мозга. И изменение этой траектории радикально повлияет на сенсорные способности позвоночных.

Подобные исследования проливают свет на то, как эмбриональное развитие влияет на границы сенсорного восприятия. Развитие мозга – очень важный фактор, определяющий, как мозг будет получать и обрабатывать информацию, поступающую из окружающей среды. Изучая это развитие, мы можем понять, где именно в мозге обрабатываются определенные данные. А биология развития способна нам рассказать, как устроены органы, которые воспринимают раздражители внешнего мира.