Для развития зрительной системы необходим свет

Чтобы мозг смог правильно воспринимать и оценивать зрительную информацию, в первые же дни после рождения его нужно интенсивно тренировать. Иначе, если мозг не почувствует свет, в дальнейшем он не сможет правильно "видеть".

Одна из особенностей нашего зрительного анализатора - это умение различать информацию от левого и правого глаза. От этого зависит, например, правильная оценка расстояния, глубины, чувство перспективы. На структурно-анатомическом уровне это достигается за счёт того, что зрительные нервы от правого и левого глаза приходят в разные участки особой мозговой структуры, которая называется латеральным коленчатым телом (lateral geniculate nucleus). Эта зона служит важным перевалочным пунктом в передаче зрительного сигнала от зрительных рецепторов в высшие зрительные анализаторы, отвечающие за обработку и осмысление визуальной информации.

Но как в процессе развития организма происходит такое распределение зрительных проводящих путей по разным "точкам назначения"? Исследователи давно знали, что правильная сортировка нервов по зонам коленчатого тела зависит от клеток внутреннего слоя сетчатки. Но настоящим сюрпризом оказалось то, что для их активности требуется внешний источник света. Иначе говоря, какие-то этапы мозговой организации осуществляются и корректируются под влиянием внешних условий.

Так называемые внутренние светочувствительные ганглиональные клетки сетчатки были открыты около 10 лет назад. Они отличаются от всем известных палочек и колбочек наружных слоёв сетчатки; на ранних этапах развития эти два слоя клеток никак между собой не сообщаются. Вряд ли восприятие света внутренними ганглиональными клетками может запускать или как-то кардинально определять способ сортировки нервных путей от левого и правого глаза (тем более что это начинает происходить ещё до рождения). Но свет может ускорять и улучшать протекание этого процесса.

Две лаборатории в Университете Брауна (США) изучали формирование зрительных проводящих путей у мышат и головастиков. Одна группа исследователей с помощью электродов следила за активностью светочувствительных ганглиональных клеток внутреннего слоя сетчатки у новорождённых мышей на свету и в темноте. В обоих случаях эти клетки посылали волны импульсной активности в мозг, но на свету такая волна длилась в полтора раза дольше. Если у этих клеток отключали способность чувствовать свет, нервные импульсы, которые они посылали в зрительный анализатор, уравнивались по времени. Но, что более важно, при этом не наблюдалось строгой сегрегации нервных окончаний, ведущих от обоих глаз: нейроны, проводящие сигнал от левого глаза, беспорядочно заканчивались и в "левой", и в "правой" зонах коленчатого тела; то же самое происходило с нейронами, идущими от правого глаза.

Результат подтвердился и в опытах над головастикам. У второй группы был иной подход: она заполняла нейроны крышки среднего мозга (который тоже участвует в анализе зрительной информации) веществом, заставлявшим светиться ионы кальция. При активности нейронов ионы кальция проникали внутрь клеток и начинали испускать флуоресцентное свечение. Пока у головастиков формировалась крышка среднего мозга, часть из них выдерживали в течение 12 часов на свету и 12 часов в темноте, имитируя естественные условия; другие это же время росли в темноте; наконец, у третьих был подавлены рецепторы глутамата, которые необходимы во время развития нервных путей, перестройки архитектуры мозга и образования межнейронных синапсов. После чего оценивалось, как нейроны сформировавшегося среднего мозга реагируют на возбуждение светом.

Самый сильный, быстрый и организованный ответ продемонстрировали нервные клетки тех головастиков, которых содержали в естественной смене света и темноты. Те, что росли в темноте, оказались неспособны проводить сигнал при возбуждении зрительных рецепторов. Те, у которых в мозгу не работали рецепторы нейромедиатора, демонстрировали промежуточную реакцию.

Общий итог двух исследований весьма необычен: развитие нервных путей зрительного анализатора лишь в общих чертах определяется во время зародышевой стадии; для осуществления его тонкой настройки требуется вмешательство внешней среды. Возможно, это открытие изменит взгляд на "взросление" нервной системы в целом, ведь другие её функциональные отделы могут развиваться точно по такому же принципу.