Американские нейробиологи предложили новое объяснение одному из самых интригующих свойств нервной системы – почему левое полушарие мозга управляет правой стороной тела, а правое – левой. По мнению учёных, этот перекрёстный принцип не давал прямого эволюционного преимущества, а был унаследован от древней зрительной системы, которая сформировалась более 500 млн лет назад.
Исследователи из Университета Миннесоты проанализировали несколько нейронных путей у четвероногих животных и пришли к выводу, что новые мозговые цепи выстраивались вокруг уже существующей зрительной архитектуры. Основа этого устройства – зрительный перекрёст (хиазма). Свет, проходя через хрусталик, проецируется на сетчатку в перевёрнутом виде: объекты из правого поля зрения попадают на левую часть сетчатки, и наоборот. Затем нервные волокна в хиазме перекрещиваются так, что информация от правого поля зрения поступает в левое полушарие, а от левого – в правое.
Ключевую роль в этом процессе играет древняя структура среднего мозга, известная как верхнее двухолмие (у других позвоночных – оптический тектум). Она обрабатывает зрительные сигналы от противоположного поля зрения для быстрой реакции на движущиеся объекты. Поскольку эта структура есть у всех позвоночных, учёные считают, что именно её перекрёстный принцип лёг в основу дальнейшей эволюции мозга.
Гипотезу подкрепляет устройство других нейронных путей. Например, сенсорные сигналы от тела к мозгу передают два основных тракта, и оба пересекают центральную нервную систему. Путь, отвечающий за осязание и вибрацию, перекрещивается в стволе мозга. Тракт, передающий боль и зуд, делает это на уровне спинного мозга. Подобное устройство характерно для млекопитающих, птиц, рептилий и даже некоторых хрящевых рыб, что указывает на глубокие эволюционные корни этого принципа.
Аналогично устроены и двигательные пути. Тракт, который координирует рефлекторные повороты тела в ответ на внезапный звук или прикосновение, начинается в верхнем двухолмии и переходит на противоположную сторону спинного мозга. По такому же перекрёстному принципу работает и путь, управляющий движением конечностей. У человека за точную моторику, например движения пальцев, отвечает кортикоспинальный тракт. Исследователи полагают, что он развился из более древней системы, которая у большинства млекопитающих лишь регулировала входящие сенсорные сигналы.
Авторы работы, опубликованной в журнале Frontiers in Neuroanatomy, считают, что базовые перекрёстные контуры возникли ещё у примитивных бесчелюстных рыб в кембрийском периоде. Впоследствии эволюция не создавала новые системы с нуля, а надстраивала более сложные сенсорные и двигательные цепи на уже существующий «каркас». Проверить эту гипотезу можно, изучив окаменелые черепа древних рыб на предмет наличия у них анатомических признаков зрительного перекрёста и тектума.
