В основе формирования бинокулярного зрения лежит масштабная перестройка синаптических путей зрительной коры
Ученые из США, изучая процесс функционирования зрительной системы, обнаружили, что он сопровождается масштабной перестройкой синаптических связей зрительной коры.
Исследователи из Института обучения и памяти Пикауэра в течение 10 дней отслеживали состояние так называемых шипиковых нейронов и их синапсов в зрительной коре мышей. Они обнаружили, что за это время сохранилось только 40% шипиков, изначально принимавших участие в формировании бинокулярного зрения. Интеграция информации от обоих глаз сопровождалась добавлением большого количества новых и удалением старых дендритных шипиков для формирования новых нейронных связей.
В ходе эксперимента молодые мыши наблюдали за перемещением черно-белых решеток с линиями определенной ориентации. Одновременно ученые отслеживали изменения в структуре и активности основных тел 13 нейронов и 793 дендритных шипиков на их дендритах на 1-й, 5-й и 10-й день наблюдения. Оказалось, что 32% шипиков, наблюдавшихся в 1-й день, исчезли к 5-му дню, а 24% шипиков из наблюдавшихся в 5-й день появились уже после 1-го дня. С 5-го по 10-й день наблюдался аналогичный обмен: 27% шипиков исчезли, а 24% появились. В тоже время, только 4 нейрона продолжили реагировать на визуальные стимулы к 10-му дню. Ученые предположили, что они стали выполнять какую-то другую функцию.
Также было замечено, что шипики, реагирующие на зрительные стимулы от обоих глаз, были более активны, чем те, которые реагировали на стимулы от одного глаза. Чем более активным был шипик, тем была выше вероятность его сохранения в процессе развития. Кроме того, шипики с примерно одинаковой активностью формировали кластеры, где достигали еще большей активности. Таким образом, в процессе формирования бинокулярного зрения нейроны с помощью выбора входных сигналов могли усиливать свои ориентационные предпочтения как путем увеличения активности (хеббианская пластичность), так и корреляции с соседними нейронами (гетеросинаптическая пластичность).
Katya Tsimring et al, Large-scale synaptic dynamics drive the reconstruction of binocular circuits in mouse visual cortex, Nature Communications (2025). DOI: 10.1038/s41467-025-60825-y