Специалистами Калифорнийского университета в Сан-Франциско (University of California, San Francisco) в ходе новой работы, результаты которой опубликованы в журнале «Science», выявлена ранее неизвестная массовая миграция ингибиторных нейронов в лобной коре больших полушарий головного мозга у детей в течение первых месяцев жизни. Ученые предположили, что данный процесс определяет уровень когнитивных способностей человека, а его нарушение может способствовать развитию нервно-психических патологий.
Большинство нейронов коры головного мозга — наружный слой, обеспечивающий процессы познания, — мигрируют на эти позиции из более глубоких структур. Нейробиологи длительное время полагали, что миграция завершается задолго до рождения ребенка, однако в ходе данной работы ученые доказали, что и в первые недели жизни нейроны продолжают мигрировать и встраиваться в существующие нейронные цепи ребенка. По словам автора исследования доктора Мерседес Паредес (Mercedes Paredes), это свидетельствует о том, что в развитии головного мозга существует целый этап, о котором раньше никто не догадывался.
Массовая миграция нейронов в первый год жизни
В ходе предыдущих работ исследователи выявили популяции незрелых нейронов в глубине лобной доли, которые после рождения мигрируют в орбитофронтальную кору — небольшую область лобной доли коры больших полушарий, расположенную выше уровня глаз. Учитывая, что вся фронтальная кора продолжает интенсивно расширяться после рождения, целью данного исследования стало изучение процесса миграции нейронов после родов и в остальных участках лобной части коры. Для этого команда оценивала образцы тканей головного мозга, хранящихся в Педиатрическом банке мозговой ткани (Pediatric Brain Tissue Bank). Они выявили кластеры незрелых мигрирующих нейронов в глубоких слоях лобной доли новорожденных над боковыми желудочками мозга. При магнитно-резонансной трехмерной визуализации этих кластеров ученые определили длинную дугу мигрирующих нейронов.
Авторы исследования отметили, что в ходе предыдущих работ ученые из различных университетов обращали внимание на наличие незрелых нейронов около желудочков мозга у новорожденных, однако об их роли ничего не было известно. Для того чтобы определить, являются ли эти незрелые нейроны активно мигрирующими, ученые маркировали их в образцах тканях, отобранных сразу после смерти, вирусами и заметили их перемещение. В ходе дальнейшего гистологического исследования коры больших полушарий исследователи пришли к выводу, что нейроны в течение первых 3 мес жизни мигрируют в наружные слои, где дифференцируются в несколько различных подтипов ингибиторных нейронов.
Роль поздней миграции в развитии когнитивных способностей и возникновении неврологических патологий
Ингибиторные нейроны, в которых в качестве нейромедиатора используют гамма-аминомасляную кислоту, составляют 20% всех нейронов коры головного мозга и играют важную роль в процессах обучения. Дисбаланс процессов возбуждения и торможения, в частности, в лобной доле, обеспечивающей реализацию исполнительных функций, может лежать в основе развития различных психоневрологических расстройств — от аутизма до шизофрении. Учитывая результаты, полученные в ходе данной работы, ученые предположили, что тормозные нейронные цепи формируются у человека несколько позже, чем считалось ранее. Данная постнатальная миграция, которая у человека более массивна, чем у мышей и других млекопитающих, возможно, определяет уникальность человеческого мозга.
Исследователи подчеркнули, что первые месяцы жизни, в течение которых ребенок впервые взаимодействует с окружающей средой, являются критически важными для развития головного мозга. Время миграции нейронов соответствует периоду развития сложных когнитивных функций, и, вероятно, выявленная миграция играет определенную роль в создании основы для формирования познавательных способностей. В ходе дальнейших работ ученые планируют изучить миграцию тормозных нейронов у детей с аутизмом, который, как известно, связан с формированием аномальной тормозной нейронной цепи в лобной доле коры головного мозга.
- Paredes M.F., James D., Gil-Perotin S. et al. (2016) Extensive migration of young neurons into the infant human frontal lobe. Science. Oct. 7 [Epub. ahead of print].
- University of California, San Francisco (UCSF) (2016) Human neurons continue to migrate after birth: Previously unrecognized stage of brain development discovered. ScienceDaily. Oct. 6 (http://www.sciencedaily.com/releases/2016/10/161006143610.htm).
Юлия Котикович
