Все изображения в этой
подборке были получены при помощи новой техники — она позволяет наблюдать
за перемещением отдельных клеток в организме эмбриона.
На базе Лаборатории в Колд-Спринг-Харбор (Cold Spring Harbor Laboratory) была разработана новая технология визуализации «карты зачатков» (так называется схема эмбриона с указанием участков, из которых впоследствии разовьются органы и части тела). Теперь мы можем в деталях рассмотреть, как в эмбрионе мыши формируется полосатое тело — часть мозга, ответственная за превращение информации, обработанной корой головного мозга, в конкретные действия и движения.
С точки зрения анатомии, мы все немного отличаемся друг от друга. Однако головной мозг разных особей — идёт ли речь о мышах или о людях — всегда «собирается» по строго определённой генетической «программе». Существует жёсткий стереотип, разнящийся от вида к виду, но в рамках одного вида воспроизводящийся с потрясающей точностью. Даже крохотные нарушения в развитии головного мозга, обусловленные условиями среды или генетическими особенностями, практически всегда становятся причиной серьёзных заболеваний, в том числе — аутизма, болезни Паркинсона и шизофрении.
Мозг эмбриона начинает обретать форму
Это изображение было сделано
на 10 день развития эмбриона мыши. Красным подсвечены области, в которых
уже появились клетки-предшественники — они будут «засеивать» развивающийся
мозг нейронами. Видна дуга нервной трубки, из которой позже сформируются
спинной и головной мозг. Развитие полосатого тела начинается
с активности в области, отмеченной прямоугольником, это латеральный
ганглионарный бугорок.
«Ясли» для нейронов
Нейроны, которые заселят полосатое
тело, рождаются в латеральном ганглионарном бугорке (lateral ganglionic
eminence, LGE) и начинают мигрировать. Клетки-предшественники нейронов
(отмечены белыми стрелками) располагаются вблизи базальной мембраны бугорка.
Они дают начало «нитям» созревающих нейронов, которые перемещаются
в развивающееся полосатое тело. Позже эти нейроны сформируют там
«островки» стриосом.
Общие предки
Одни и те же клетки-предшественники
(RG-cells) могут стать родоначальниками
двух типов клеток-предшественников второго порядка. Последние, в свою
очередь, превратятся в молодые нейроны, которые заселят разные «отделы»
полосатого тела: стриосомы и матрицу. Слева: предшественники второго
порядка заняты формированием нейронов для создания стриосом. Справа: другие
предшественники второго порядка формируют нейроны, которые будут «работать»
в матрице.
«Островки» стриосом обретают форму
Нейроны, родившиеся
в ганглионарном бугорке от клеток-предшественников второго порядка,
первыми мигрируют в место, которое позже станет зрелым полосатым телом.
На этом изображении они выглядят, как красные «островки» в более
тёмном «море».
Появляется матрица
Эти изображения получены на 14,
15 и 17 день развития эмбриона. На них видно, как формируется
матричная часть полосатого тела. Видно, как подсвеченные красным нейроны
постепенно мигрируют в центр.
Загадочный финальный штрих
«Островки» стриосом (чёрные)
в полосатом теле (зелёном) окружены структурами в форме колец
(оранжевыми). Их функция пока неизвестна.
Полосатое тело созревает
Стриосомы (зелёные) и матрица
(красная).
Новые эксперименты показали, что полосатое тело обладает и вторым уровнем организации, работающим «поверх» стриосом и матрицы. Связи, находящиеся как в стриосомах, так и в матрице, формируют два отдельных пути, соединяющих полосатое тело с другими частями базальных ядер. Одна сеть нейронов получила название «прямого пути», а вторая — «непрямого». По первой сети передаются сигналы, стимулирующие действия, а по второй — подавляющие их. Мы напрямую зависим от правильного развития и функционирования этих двух путей. Если они разрушаются, как это происходит, например, при болезни Паркинсона, теряется точность движений (становится труднее начать двигаться, формируется шаркающая походка), а также появляются непроизвольные движения (тремор).