Ученые предложили объяснение одной из загадок эволюции позвоночных: почему левое полушарие мозга управляет правой стороной тела, а правое — левой. Согласно гипотезе нейробиолога Мартина Вессендорфа из Университета Миннесоты и специалиста по когнитивной нейронауке Дэниела Вонга, такая организация нервной системы могла возникнуть из-за особенностей зрительного восприятия. Исследование опубликовано в журнале Frontiers in Neuroanatomy.
Хрусталик глаза формирует на сетчатке перевернутое изображение окружающего мира. В результате объекты в правой половине поля зрения отображаются на левой стороне сетчатки, а сигналы от них поступают в левое полушарие мозга. Это происходит благодаря зрительному перекресту, в котором нервные волокна частично переходят на противоположную сторону.
Далее зрительная информация поступает в оптический тектум — древнюю структуру среднего мозга, которая есть у всех позвоночных и участвует в быстрых реакциях на зрительные стимулы. У млекопитающих ей соответствует верхнее двухолмие. В глубоких слоях тектума зрительная карта соседствует с картой телесных ощущений. По мнению авторов исследования, это могло способствовать формированию перекрестной организации других нервных путей.
Многие пути, передающие сигналы боли, прикосновения и положения частей тела, также переходят на противоположную сторону нервной системы. Одни из них пересекают среднюю линию в спинном мозге, другие — в стволе мозга. Перекрестным образом организованы и некоторые двигательные пути. Например, когда человек поворачивает голову на внезапно появившийся сбоку объект, сигналы из глубоких слоев тектума направляются к противоположной стороне спинного мозга.
Другой моторный путь начинается в красном ядре среднего мозга и тоже проводится на противоположную сторону, предположительно помогая управлять конечностями. Той же логике подчинены точные движения пальцев — люди, судя по всему, приспособили для них нервную цепь, которая у далеких предков обрабатывала ощущения.
Исследователи считают, что изначально перекрест мог сформироваться в зрительной системе, а затем повлиять на устройство других нервных путей. При этом они не утверждают, что такая организация обязательно возникла как отдельное эволюционное приспособление. По их мнению, новые структуры могли развиваться на основе уже существовавших механизмов.
«Эволюция — это инженер, который строит из фундамента и материалов, имеющихся под рукой», — отмечают Вонг и Вессендорф, объясняя свою гипотезу.
По оценке ученых, перекрестная организация зрительной системы могла появиться еще у бесчелюстных рыб, живших в кембрийском периоде около 538–486 миллионов лет назад. Проверить эту гипотезу помогут ископаемые остатки: строение черепов древних позвоночных может дать сведения о наличии у них зрительного перекреста и оптического тектума.
Пока предложенное объяснение остается теоретической моделью, которая объединяет данные о нервной системе современных позвоночных. Для подтверждения гипотезы потребуются дополнительные исследования.