Mediterranean Institute of Neurobiology INSERM U901 - INMED, Kazan (Volga Region) Federal University, Aix-Marseille University
Mediterranean Institute of Neurobiology INSERM U901 - INMED, Kazan (Volga Region) Federal University, Aix-Marseille University
Mediterranean Institute of Neurobiology INSERM U901 - INMED, Kazan (Volga Region) Federal University, Aix-Marseille University
One of the central questions of neurobiology is to understand how during development billions of neurons establish synaptic connections, and what are the roles of genes and activity in the formation of specific neuronal circuits . There are two main theoretical models to describe this developmental process . The model of “tabula rasa” implies that initially there is no order in synaptic connections, and that their initial exuberant number undergoes pruning through the competition of neurons for their targets . Alternative model assumes that development of synaptic connections is strictly determined by genes, through signaling molecules that predefine highly ordered connectivity, and that the activity only plays confirmative roles . In the present review, we describe genetic and epigenetic factors involved in the development of sensory maps in barrel cortex and provide evidence that both mechanisms operate in the development of this system . While genetic mechanisms provide course topography of somatosensory map at subcolumnar precision level in its initial state, sensory-driven activity patterns, which are is expressed in barrel cortex during the critical developmental period support competition between sensory inputs (neighbor whiskers) for the cortical territories to achieve columnar level of precision in somatosensory map by the end of the critical period
Центральным вопросом нейробиологии развития является вопрос о том, каким образом в процессе онтогенеза миллиарды нейронов устанавливают специфические синаптические связи друг с другом с тем, чтобы в результате сформировать наш мыслящий мозг, и какую роль в этом процессе играют гены и активность . Существует две основные теоретические модели роли генов и активности во время развития . Модель «tabula rasa» предполагает, что не существует никакого исходного порядка в синаптических связях . При этом изначально связи формируются в избыточном количестве, и упорядочивание нейрональной сети обусловлено конкуренцией между пресинаптическими нейронами за клетки-мишени . Альтернативная модель «генетической предопределенности» предполагает, что изначально нейрональные связи устанавливаются строго упорядоченным образом, с помощью специальных сигнальных молекул, обеспечивающих прорастание аксонов в строго заданные участки нервной системы и формирование специфических контактов с клетками-мишенями . Интересно, что обе эти модели имеют существенную экспериментальную доказательную базу . В настоящем обзоре приводится описание генетических и эпигенетических механизмов развития сенсорных карт на модели баррел кортекса и приводится доказательство того, что в развитии этой системы работают оба механизма: в то время как генетические механизмы обеспечивают приблизительную субколончатую топографию соматосенсорной карты в ее изначальной конфигурации, дальнейшая, более тонкая структурная организация карты в виде колонок происходит в результате конкурентной борьбы между соседними сенсорными входами (вибриссами) за кортикальные территории