Мы знаем, что левая и правая половины мозга работают по-разному. Но как это «по-разному» сказывается на эффективности? «По-разному» ведь не обязательно значит, что для мозга это лучше, что асимметричный мозг действует с бóльшим КПД. 

Уздечка мозга эмбриона D. rerio с двумя функциональными ядрами, правым и левым (фото авторов статьи)И тем не менее асимметрия мозга действительно имеет свои плюсы, по крайней мере для рыб. Стивен Уилсон (Stephen W. Wilson) из Университетского колледжа в Лондоне (Великобритания) и его коллеги исследовали активность нейронов в мозге Danio rerio — в той зоне, которая называется уздечкой. Эта область есть не только у рыб, и влияет она на множество поведенческих реакций (например, без неё не обходится формирование аддикций, эмоции страха и чувства удовлетворения).

Работает уздечка асимметрично: у D. rerio нейроны, отзывающиеся на зрительные стимулы, сгруппированы на левой половине уздечки, а нейроны, реагирующие на запах, — на правой. Когда зоологи меняли асимметрию уздечки на противоположную или же вообще лишали её асимметрии, то менялся и характер восприятия сигналов. Если асимметрию просто переворачивали наоборот, световые и запаховые сигналы начинали приходить в противоположные области, а если асимметрия попросту отсутствовала, восприятие света или запаха совершенно исчезало. 

То есть разные сигналы не просто распределяются между левой и правой половинами, чтобы их обработали те нейроны, которым выпало быть правыми или левыми. Эти зоны должны изначально отличаться друг от друга. Иными словами, между ними должна быть функционально-морфологическая асимметрия.

Исследователи пока не знают, как в этом смысле обстоят дела с несенсорными нейронными сетями, а также можно ли что-то похожее наблюдать у других видов, однако полагают, что в обоих случаях ответ утвердительный. Более того, по их мнению, некоторые психоневрологические расстройства и недостаточное развитие когнитивных способностей у человека могут происходить — хотя бы отчасти — как раз из-за нарушений в латерализации мозга при развитии, из-за того что ему не удалось стать достаточно асимметричным. 

Результаты исследований опубликованы в Current Biology.

Источник: КОМПЬЮЛЕНТА

Распределением органов по левой и правой сторонам организма занимается тубулиновый цитоскелет, причём программа асимметрии запускается едва ли не сразу после оплодотворения.

При индивидуальном развитии зародыша каждый орган занимает своё место: сердце, например, становится слева, печень — справа, и т. д. Но что определяет расстановку органов, какие механизмы за неё отвечают, до сих пор толком известно не было. Предполагалось, что ведущую роль в этом играют реснички — волосковидные выросты на поверхности эукариотических клеток. Якобы биение этих ресничек создаёт в развивающемся эмбрионе токи жидкости, по которым эмбрион и может понять, грубо говоря, где у него «право», а где «лево».

Но у многих видов право-левая асимметрия получается безо всяких ресничек. Исследователи из Университет Тафтса (США) утверждают, что вместо ресничек здесь задействован тубулин, один из главных белков цитоскелета. С одной стороны, известно, что мутации в тубулине влияют на асимметрию растения Arabidopsis thaliana, с другой — есть сведения об участии каких-то элементов цитоскелета в формировании двусторонней симметрии у животных. Словом, у исследователей были все основания заняться тубулином вплотную. Мутантный тубулин, который вызывал нарушения в строении у A. thaliana, вводили эмбрионам лягушки. Внешне такие эмбрионы получались нормальными, но все внутренние органы у них располагались относительно оси симметрии совершено случайным образом.

Такие же эксперименты проводились с нематодами — и у червей в ответ нарушилась упорядоченность нервной системы. Похожий эффект был и в культуре человеческих клеток: внутреннее устройство клеток подчинено хиральности, которая нарушалась из-за мутантного тубулина. В статье, опубликованной в журнале PNAS, её авторы делают вывод, что цитоскелет контролирует симметричное и асимметричное расположение органов едва ли не у всех живых организмов и что такой тубулиновый механизм возник в незапамятные времена, ещё до разделения растений и животных.

При этом исследователи отмечают, что эффект от мутантного тубулина проявлялся только тогда, когда его вводили сразу же после оплодотворения. Если клетка хотя бы раз успевала разделиться, её правильной асимметрии ничего не угрожало. То есть цитоскелет, по-видимому, программирует расположение органов на самых ранних этапах развития эмбриона, за несколько часов до возникновения ресничек.

Итак, удалось установить, что тубулин играет ведущую роль в распределении молекул между левой и правой сторонами эмбриона. Фундаментальный смысл работы очевиден, но не стоит забывать и о том, что некоторые аномалии индивидуального развития связаны как раз с нарушениями в тканевой организации органов, когда клетки разных тканей вдруг становятся не на своё место.

Источник: КОМПЬЮЛЕНТА