Согласно многолетним нейробиологическим исследованиям, нейроны не активируются случайным образом, а действуют по заданным паттернам. Мозг обладает базовой активностью, известной как «режим по умолчанию», которая существует даже в моменты, когда человек не занят конкретной задачей. Эта структура определяет диапазон возможных реакций на сенсорные стимулы. При поступлении новых сигналов — таких как запах, вкус или изображение — мозг адаптирует свои первичные паттерны к новым ощущениям. Органоиды показывают аналогичную активность без какого-либо опыта, что свидетельствует о врожденности этой «операционной системы».
Споры о том, имеет ли человек врожденные структуры мышления или они формируются через опыт, ведутся философами на протяжении веков. Однако новое исследование, проведенное под руководством Тала Шарфа, специалиста в области биомолекулярной инженерии, указывает на то, что знания могут быть врожденными. Команда следила за развитием мозговых органоидов — трехмерных моделей тканей, которые формируются из стволовых клеток в лаборатории, без какого-либо сенсорного воздействия. Результаты работы, опубликованные в журнале Nature Neuroscience, открывают новые горизонты в понимании нейронной архитектуры.
Мозг готов к познанию даже до возникновения опыта
Человеческий мозг демонстрирует способность обрабатывать визуальные и звуковые стимулы: клетки органоидов начали спонтанно генерировать электрические сигналы. Эти паттерны активности оказались схожи с «режимом по умолчанию» — базовой структурой активности взрослого мозга, отвечающей за обработку информации от всех сенсорных органов.
«Эти клетки взаимодействуют между собой и формируют самоорганизующиеся цепи еще до того, как мы получим какой-либо опыт из внешнего мира», — комментирует Тал Шарф. Он подчеркивает, что существует операционная система, которая начинает развиваться до рождения, а органоиды позволяют нам заглянуть в предшествующую версию «программного обеспечения» мозга.
Эти открытия намекают на генетически заложенный план нейронной структуры. «Системы, саморегулирующиеся внутри, могут служить основой для формирования представления об окружающем мире», — добавляет Тал Шарф. Эволюция, похоже, разработала способ, позволяющий центральной нервной системе формировать карту для навигации и взаимодействия с миром еще до первой встречи с ним.
Полученные результаты открывают новые пути для исследования нарушений развития нервной системы и воздействия токсичных веществ, таких как пестициды, на развивающийся мозг.
