Учёные обнаружили «предустановленную» операционную систему человеческого мозга
Учёные из Калифорнийского университета в Санта-Крузе в ходе нового исследования пришли к выводу, что человеческий мозг обладает врождённой, «предустановленной» структурой нейронных связей. Их работа с миниатюрными моделями мозга, называемыми органоидами, показала, что электрическая активность в мозге начинается ещё до какого-либо внешнего сенсорного опыта.
Чтобы понять, откуда берутся самые ранние электрические импульсы, команда создала модель мозга из реальной человеческой мозговой ткани, выращенной из стволовых клеток. Исследователи обнаружили, что электрическая активность в этой модели, полностью изолированной от внешних воздействий, не была хаотичной, а возникала в виде структурированных паттернов. Это говорит о том, что наш мозг с рождения обладает врождённой способностью к определённому способу обработки информации об окружающем мире.
Старший автор работы Таль Шарф, доцент биомолекулярной инженерии в Школе инженерии Баскина, объяснил, что клетки взаимодействуют друг с другом и формируют самоорганизующиеся цепи ещё до получения какого-либо опыта из внешнего мира. Он сравнил этот феномен с существованием некой операционной системы, которая проявляется в первичном, «зародышевом» состоянии.
Изучение самых ранних стадий развития мозга имеет критически важное значение для разработки методов лечения проблем, проявляющихся позднее. Эта исходная точка даёт исследователям чёткую основу для сравнения, когда они изучают, как токсины, такие как микропластик и пестициды, влияют на развитие мозга. Это также позволит лучше понять, где именно другие типы нарушений нейроразвития начинают отклоняться от нормального функционирования.
Одним из самых интересных открытий стало то, что всего через несколько месяцев развития клетки в органоидах начали производить электрические сигналы, задействованные в обработке внешних ощущений. Это произошло задолго до того, как ребёнок в утробе матери начинает испытывать какую-либо внешнюю стимуляцию, и в клетках, полностью отрезанных от органов чувств. Данное наблюдение подтверждает гипотезу о том, что мозг изначально подготовлен к тому, чтобы воспринимать и ориентироваться в нашем окружении.
Исследование впервые демонстрирует базовую основу сенсорных сигналов, которые производятся без какого-либо внешнего входного сигнала. Эта работа открывает путь для новых типов этических исследований мозга и потенциального развития терапий, включая лекарственные препараты и инструменты генного редактирования.
Статья была в журнале Nature Neuroscience.