Ученые выяснили, что мозг при рождении не является чистым листом

Недавнее исследование на мышах показало, что мозг в начале жизни не похож на «чистый лист», который только готовится сохранять новые воспоминания. Сначала нейронные цепи имеют плотные и хаотичные связи, а затем постепенно становятся более упорядоченными, говорится в работе, опубликованной в Nature Communications.

Нейробиологи из Австрийского института науки и технологий проследили, как развивается мозг мышей от первых дней после рождения до взрослого возраста. Главное внимание специалисты уделили цепи памяти в гиппокампе. Эта область отвечает за пространственную память и помогает переводить кратковременные воспоминания в долговременные.

Исследователи изучили пирамидальные нейроны в зоне CA3 гиппокампа. У новорожденных мышей такая сеть выглядела очень плотной и беспорядочной. По мере взросления животных связи становились более редкими и четко организованными.

Нейробиолог Питер Йонас сообщил, что результат удивил команду. Ученые ожидали, что с возрастом сеть будет расширяться и становиться плотнее, однако развитие пошло в обратном направлении.

Авторы работы назвали этот процесс «обрезкой» лишних связей. На первом этапе мозг создает густую сеть, а затем постепенно удаляет избыточные соединения и формирует более точную структуру.

Причины такого механизма пока остаются неясными. При этом исследователи считают, что нейронам проще выстраивать нужные связи, когда у них уже есть плотная начальная основа. Если бы мозг действительно начинал развитие с «чистого листа», удаленным друг от друга клеткам пришлось бы сначала находить друг друга, а это могло бы замедлить обучение молодого мозга.

Ученые сравнили этот процесс с дорожной сетью. Когда маршрут можно выбрать внутри уже существующей густой системы путей, путь от одной точки к другой строится быстрее. Если же дорогу нужно прокладывать с нуля, на это требуется больше времени.

Во время эксперимента специалисты проверили электрическую активность и клеточные процессы у мышей трех возрастных групп: вскоре после рождения, в подростковом возрасте и у взрослых особей. Результаты подтвердили, что плотная и случайная сеть гиппокампа со временем превращается в более четкую структуру.

Авторы предполагают, что такой механизм может быть связан со сложной работой гиппокампа. Эта область мозга объединяет сведения от разных органов чувств, включая зрение, слух и обоняние. Избыточные связи на раннем этапе и их последующее сокращение могут помогать нейронам справляться с такой задачей.

Пока ученые не знают, работает ли такой же механизм в мозге человека. Однако исследование предлагает рассматривать развитие мозга не как заполнение пустого пространства, а как постепенное удаление лишних связей из уже насыщенной структуры.