Скорость мысли. Грандиозное путешествие сквозь мозг за 2,1 секунды

Возьмите цепочку синтезированной РНК с уникальной сигнатурой. Введите ее в нейрон в V1. Теперь подождите. Эта нить РНК будет транспортироваться по аксону нейрона, куда бы он ни шел. Чтобы узнать, попадает ли он в область X, вырежьте эту область и секвенируйте ткань на наличие этой уникальной РНК. Если она там есть – бинго, ваш нейрон соединяется с областью X. Прелесть этого подхода заключается в том, что вы можете ввести столько уникальных маркеров и в такое количество нейронов, на сколько у вас хватит времени и терпения, а затем провести секвенирование для каждого в образце ткани, который вы вырезали. В результате можно установить точную картину связей между сотнями отдельных нейронов, в масштабе, который когда-то считался невозможным.

Как показало РНК-штрихкодирование зрительной зоны V1 мыши, в соединениях этих сотен нейронов действительно существует жесткая логика. Команда Мрсич-Флогеля (да-да, снова эти ребята) ввела маркерную РНК в нейроны V1 у мышей, а затем секвенировала образцы из шести областей зрительной коры, которые потенциально могли содержать целевые клетки для аксонов нейронов из V1. Оказалось, что половина нейронов V1 имеет связь с двумя или более из шести, но это были не случайные комбинации. Вместо 16 возможных – при случайном распределении – комбинаций из двух, трех или четырех целей среди соединений доминировали всего четыре комбинации. Получается, половину нейронов в V1 можно отнести к одной из четырех групп в соответствии с комбинацией соседних областей коры, куда они посылают свои сигналы. Однако пока это лишь аппетитный привкус грядущих открытий. Мы довольно много знаем о том, как нейроны головного мозга взаимодействуют с соседними, гораздо меньше – об их связях на больших расстояниях, и почти ничего – о том, как они взаимодействуют с противоположным полушарием мозга.

По другую сторону

Когда мы покинули V1 и погрузились в белое вещество, один из клонов импульса попрощался с нами на развилке, отправившись по идущей вбок ветке нашего аксона, чтобы пересечь борозду между полушариями. Эта ветвь – один из миллионов аксонов мозолистого тела, мощного пучка проводов, соединяющих кору левого и правого полушария. Если бы мы могли клонировать себя, мы бы тоже отправились по этому кабелю с гонцом, несущим свое послание для поддержания хрупкого мира между левой и правой половинами мозга.

Проблема в том, что я понятия не имею, куда бы нас привел этот путь. Насколько известно картографам мозга, мы почти наверняка оказались бы в той же области головного мозга на другой, зеркальной стороне. Из V1 слева в V1 справа. Из левой V2 в правой V2. В другие зоны, которые имеют дело со зрением? Возможно. Где-нибудь еще? Мы понятия не имеем. Мы вообще очень мало знаем о путешествиях импульсов между корой двух полушарий. Одна из причин заключается в том, что до сих пор просто не существовало технологии для одновременной регистрации одиночных импульсов от множества отдельных нейронов в разных областях коры головного мозга. В том числе в разных областях коры обоих полушарий. А еще дело в том, что разбираться даже с функционированием только одной зоны одного полушария невероятно сложно. И нам еще предстоит бесконечное множество открытий. Иметь дело с двумя полушариями вдвое сложнее.

Однако технологии развиваются. Например, уменьшая разрешение микроскопов и одновременно регистрируя активность больших областей коры обоих полушарий мыши, мы видим, что активность обычно синхронизируется между одинаковыми областями с двух сторон [108]. И не просто пассивно синхронизируется – они как бы синхронизируют друг друга. В 2016 году ученые из лабораторий Шауля Дракманна и Карела Свободы проводили нейровизуализацию множества нейронов из аналогичных небольших областей по обе стороны коры больших полушарий одновременно [109]. Когда импульсы из области на одной стороне подавлялись, две стороны десинхронизировались, начиная демонстрировать независимую активность; примечательно, что, когда импульсы снова появлялись, заблокированная сторона немедленно подхватывала то, что происходило на стороне коры другого полушария. Таким образом обмен сигналами между полушариями имеет решающее значение для синхронизации аналогичных областей обоих полушарий.