Ученые проливают свет на удивительные паттерны визуального развития

Задолго до того, как ребенок впервые откроет глаза, мозг готов начать расшифровывать зрительные стимулы.

В новом исследовании, опубликованном на этой неделе в Proceedings of the National Academy of Sciences, нейробиологи Института биомедицинских исследований Фралина при VTC раскрывают удивительную подсказку о том, как эта сложная система обработки изображений формируется на раннем этапе развития мозга.

Все начинается с роста клеток сетчатки. Эти клетки выстилают заднюю часть глаза и обрабатывают и передают световые сигналы по своим аксонам, которые составляют зрительный нерв. Аксоны растут от глаза к различным областям мозга, включая область обработки изображений таламуса головного мозга, называемую латеральным коленчатым ядром (LGN).

Предыдущие исследования показывают, что сигналы от клеток сетчатки влияют на клеточную и молекулярную структуру LGN. Но это новое исследование описывает, как клетки сетчатки привлекают звездчатые глиальные клетки, называемые астроцитами, для облегчения ингибирующего роста нейронов в LGN.

Тормозящие нейроны играют решающую роль в улучшении обработки изображений, но их развитие в LGN еще недостаточно изучено.

Под руководством соавторов Майкла Фокса, профессора и директора Института биомедицинских исследований Фралина в Центре нейробиологических исследований VTC, и Уильяма Гвидо, заведующего кафедрой анатомических наук и нейробиологии Луисвиллской школы медицины, исследовательская группа начала с широкий вопрос: что произойдет с LGN, если входы сетчатки никогда не разовьются?

Ученые использовали транскриптомное профилирование, чтобы сравнить изменения у обычных мышей и мышей, у которых отсутствуют связи сетчатки.

У последней группы был более низкий уровень необходимого белка роста, называемого фактором роста фибробластов 15, который секретируется астроцитами. Ученые также заметили резкие изменения в клеточном составе LGN – у мышей без ретинальных входов также отсутствовали тормозные интернейроны, которые обычно мигрируют на большие расстояния в LGN во время развития.

Это открытие впервые показывает, что без входов в сетчатку астроциты не секретируют ростовой белок, и, в свою очередь, тормозящие интернейроны не прорастают в LGN.

Предыдущие исследования описали, как астроциты, наиболее распространенный тип клеток мозга, выполняют множество функций – от регулирования электрических импульсов до обеспечения питания и поддержки иммунитета.

«Астроциты – горячая тема в нейробиологии прямо сейчас, и хотя многие ученые изучают их, не многие люди смотрели на то, как эти клетки участвуют в развитии зрительного таламуса», – сказал Фокс, который также является профессором биологических наук. в Технологическом колледже Вирджинии.

Фокс сказал, что эти открытия открывают еще больше вопросов, в том числе о том, как ганглиозные клетки сетчатки в первую очередь сигнализируют об астроцитах.

Одна из возможностей заключается в том, что астроциты улавливают сигналы глутамата, выделяемые клетками сетчатки во время нейротрансмиссии. С другой стороны, известно, что ганглиозные клетки сетчатки создают и секретируют биоактивные факторы, которые могут сигнализировать астроцитам независимо от нервной активности. Команда Фокса начинает изучать и тестировать эти возможности.

Самые занимательные новости