Веками философы и учёные спорили: рождается ли человеческий мозг чистым листом, готовым впитывать любой опыт, или в нём уже заложены какие-то врождённые структуры? Новое исследование австрийских нейробиологов даёт неожиданный ответ, и он склоняет чашу весов в сторону второй версии — но с важной оговоркой.
Нейробиологи из Института науки и технологий Австрии (ISTA) изучили устройство ключевой цепи памяти в гиппокампе мышей — области, отвечающей за пространственную ориентацию и превращение кратковременных воспоминаний в долговременные. Объектом исследования стали CA3-пирамидальные нейроны, формирующие одну из главных сетей гиппокампа.
Результат оказался обратным тому, что предполагала интуиция. У новорождённых мышей эта сеть была максимально плотной и хаотичной, с огромным количеством случайных соединений. По мере взросления сеть не разрасталась, а становилась более редкой, упорядоченной и эффективной.
«Это открытие было довольно неожиданным, — говорит нейробиолог Петер Йонас из ISTA. — Интуитивно можно предположить, что сеть растёт и становится плотнее со временем. Но здесь мы видим обратное».
Учёные назвали обнаруженный механизм моделью обрезки. Мозг начинает жизнь с избыточным количеством нейронных связей, а затем постепенно удаляет лишние, оставляя только нужные маршруты.
Исследователи измеряли электрическую активность и клеточные процессы на трёх стадиях развития мышей: сразу после рождения (7–8 дней), в «подростковом» возрасте (18–25 дней) и во взрослом состоянии (45–50 дней). На каждом этапе нейроны помечались биоцитином — веществом, позволяющим полностью восстановить их форму и проследить все связи. Результат был последовательным: от плотного хаоса к организованной структуре.
Почему мозг устроен именно так? Гиппокамп выполняет исключительно сложную задачу: он должен объединять информацию от разных органов чувств — зрения, слуха, обоняния — и связывать её в единую картину. Изначально избыточная связность с последующей избирательной обрезкой, возможно, и есть тот механизм, который позволяет осуществлять такую интеграцию без задержек.
Важно понимать: исследование проводилось на мышах, и пока неизвестно, работает ли тот же механизм в мозге человека. Авторы статьи, опубликованной в журнале Nature Communications, прямо указывают на это ограничение. Однако сама идея нейронной обрезки не нова для нейронауки. Ранее было известно, что в человеческом мозге количество синапсов достигает пика в раннем детстве, а затем снижается — особенно активно в подростковом возрасте. Новое исследование добавляет к этому детальную картину того, как именно выглядит этот процесс на уровне конкретной нейронной цепи.
Если подтвердится, что человеческий мозг развивается по схожему принципу, это может повлиять на понимание нарушений развития. Некоторые гипотезы связывают расстройства аутистического спектра именно с нарушениями процесса обрезки — когда лишние нейронные связи не удаляются вовремя.
