С широко закрытыми глазами: как новорожденные млекопитающие мечтают о мире, в который они входят

Когда новорожденное млекопитающее впервые открывает глаза, оно уже может визуально ощущать окружающий мир. Но как это происходит до того, как они увидят зрение?

Новое исследование Йельского университета предполагает, что в некотором смысле млекопитающие мечтают о мире, который им предстоит испытать, еще до того, как они родятся.

В выпуске журнала Science от 23 июля группа ученых под руководством Майкла Крейра, профессора нейробиологии Уильяма Циглера III и профессора офтальмологии и визуальных наук, описывает волны активности, исходящие от сетчатки новорожденных у мышей еще до того, как их глаза когда-либо откроются.

Эта активность исчезает вскоре после рождения и заменяется более зрелой сетью нейронных передач визуальных стимулов в мозг, где информация кодируется и сохраняется.

«С первого взгляда млекопитающие способны к довольно изощренному поведению, — сказал Крейр, старший автор исследования, который также является вице-ректором по исследованиям в Йельском университете. — Но как формируются схемы, которые позволяют нам воспринимать движение и ориентироваться в мире? «Оказывается, мы рождаемся способными ко многим из этих поступков, по крайней мере, в элементарной форме».

В ходе исследования группа Крейра, возглавляемая аспирантами Йельского университета Синьсинь Ге и Кэти Чжан, исследовала истоки этих волн активности. Визуализируя мозг мышей вскоре после рождения, но до того, как их глаза открылись, команда Йельского университета обнаружила, что эти волны сетчатки текут по схеме, имитирующей активность, которая имела бы место, если бы животное двигалось вперед по окружающей среде.

«Эта ранняя похожая на сон деятельность имеет эволюционный смысл, потому что она позволяет мыши предвидеть то, что она испытает, открыв глаза, и быть готовой немедленно реагировать на угрозы окружающей среды», — отметил Крейр.

Идя дальше, команда Йельского университета также исследовала клетки и цепи, ответственные за распространение волн сетчатки, имитирующих поступательное движение у новорожденных мышей. Они обнаружили, что блокирование функции амакриновых клеток звездообразования, которые представляют собой клетки сетчатки, выделяющие нейротрансмиттеры, предотвращает распространение волн в направлении, имитирующем движение вперед. Это, в свою очередь, ухудшает развитие способности мыши реагировать на зрительные движения после рождения.

Интересно, что в сетчатке взрослой мыши эти же клетки играют решающую роль в более сложной схеме обнаружения движения, которая позволяет им реагировать на сигналы окружающей среды.

Мыши, конечно, отличаются от людей своей способностью быстро ориентироваться в окружающей среде вскоре после рождения. Тем не менее, человеческие младенцы также могут немедленно обнаруживать объекты и определять движение, например, движение пальца через их поле зрения, что позволяет предположить, что их зрительная система также была настроена до рождения.

«Эти мозговые цепи самоорганизуются при рождении, и часть раннего обучения уже проведена», — сказал Крейр. «Это похоже на сон о том, что вы собираетесь увидеть, прежде чем вы даже откроете глаза».