Регуляция развития нервной системы

Высокая степень организации такой струк­туры, как сетчатка, ставит новые проблемы. Если для сборки компьютера необходим чело­веческий мозг, то никто не контролирует мозг во время развития и установления его связей. Пока еше остается загадкой, как правильная «сборка» частей мозга приводит к появлению его уникальных свойств.

В зрелой сетчатке каждый тип клеток рас­положен в соответствующем слое или подслое и образует строго определенные связи с со­ответствующими клетками-мишенями. Такое устройство является необходимым условием правильного функционирования. Например, для развития нормальных ганглиозных клеток клетка-предшественник должна разделиться, мигрировать в определенное место, диффе­ренцироваться в определенную форму и обра­зовать специфические синаптические связи.

Аксоны этой клетки должны найти через значительное расстояние (оптический нерв) определенный слой клеток-мишеней в следу­ющем звене синаптического переключения. Аналогичные процессы происходят во всех отделах нервной системы, в результате чего образуются сложные структуры со специфи­ческими функциями.

Исследование механизмов образования та­ких сложных структур, как сетчатка, являет­ся одной из ключевых проблем современной нейробиологии. Понимание того, каким обра­зом сложные взаимосвязи нейронов образу­ются в процессе индивидуального развития (онтогенезе), может помочь описать свой­ства и происхождение функциональных рас­стройств мозга. Некоторые молекулы могут играть ключевую роль в дифференциации, ро­сте, миграции, образовании синапсов и вы­живании нейронов. Такие молекулы в настоя­щее время описываются все чаше. Интересно отметить, что электрические сигналы регули­руют молекулярные сигналы, которые запус­кают рост аксонов и образование связей. Ак­тивность играет роль в установлении паттерна связей.

Генетические подходы позволяют иден­тифицировать гены, которые контролируют дифференциацию целых органов, таких как глаз в целом. Геринг⁹' с коллегами исследо­вал экспрессию гена eyeless у плодовой муш­ки Drosophila, который контролирует развитие глаз. Удаление этого гена из генома приводит к тому, что глаза не развиваются. Гомоло-

Глава 1. Передача информации и структурная организация мозга

гичные гены у мышей и человека (известные как small eye и aniridia) похожи по структуре. Если гомологичный ген eyeless млекопитаю­щих искусственно встроен и экспрессируется у мушки, то у этого животного развиваются дополнительные (мушиные по структуре) гла­за на усиках, крыльях и ногах (рис. 1.16). Это позволяет предположить, что этот ген оди­наково управляет образованием глаза у мухи или мыши, несмотря на полностью различные структуру и свойства глаз насекомых и мле­копитающих.