ГЕНЕТИЧЕСКИЕ И ЭПИГЕНЕТИЧЕСКИЕ МЕХАНИЗМЫ ФОРМИРОВАНИЯ СОМАТОСЕНСОРНЫХ КАРТ В КОРЕ ГОЛОВНОГО МОЗГА
- Авторы: Митрухина О.1,2,3, Минлебаев М.1,2,3, Хазипов Р.1,2,3
-
Учреждения:
- Средиземноморский институт нейробиологии INSERM U901 - INMED
- Казанский (Приволжский) федеральный университет
- Университет Экс-Марсель
- Выпуск: Том 10, № 3 (2015)
- Страницы: 6-11
- Раздел: Статьи
- Статья получена: 05.01.2023
- Статья опубликована: 15.09.2015
- URL: https://genescells.ru/2313-1829/article/view/120461
- DOI: https://doi.org/10.23868/gc120461
- ID: 120461
Цитировать
Полный текст
Открытый доступ
Доступ предоставлен
Доступ платный или только для подписчиков
Доступ предоставлен
Доступ платный или только для подписчиков
Аннотация
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
Полный текст
Об авторах
О. Митрухина
Средиземноморский институт нейробиологии INSERM U901 - INMED; Казанский (Приволжский) федеральный университет; Университет Экс-МарсельМарсель, Франция Казань, Россия
М. Минлебаев
Средиземноморский институт нейробиологии INSERM U901 - INMED; Казанский (Приволжский) федеральный университет; Университет Экс-МарсельМарсель, Франция Казань, Россия
Р. Хазипов
Средиземноморский институт нейробиологии INSERM U901 - INMED; Казанский (Приволжский) федеральный университет; Университет Экс-Марсель
Email: Roustem.khazipov@inserm.fr
Марсель, Франция Казань, Россия
Список литературы
- Woolsey T. A., Van der Loos H. The structural organization of layer IV in the somatosensory region (SI) of mouse cerebral cortex. The description of a cortical field composed of discrete cytoarchitectonic units. Brain Res. 1970; 17: 205-42.
- Petersen C. C. The functional organization of the barrel cortex. Neuron 2007; 56: 339-55.
- Erzurumlu R. S., Gaspar P. Development and critical period plasticity of the barrel cortex. Eur. J. Neurosci. 2012; 35: 1540-53.
- Price D.J., Kennedy H., Dehay C. et al. The development of cortical connections. Eur. J. Neurosci. 2006; 23: 910-20.
- Fox K., Schlaggar B. L., Glazewski S., O'Leary D. D. Glutamate receptor blockade at cortical synapses disrupts development of thalamocortical and columnar organization in somatosensory cortex. PNAS USA 1996; 93: 5584-9.
- Mitrovic N., Mohajeri H., Schachner M. Effects of NMDA receptor blockade in the developing rat somatosensory cortex on the expression of the glia-derived extracellular matrix glycoprotein tenascin-C. Eur. J. Neurosci. 1996; 8: 1793-802.
- Iwasato T., Datwani A., Wolf A. M. et al. Cortex-restricted disruption of NMDAR1 impairs neuronal patterns in the barrel cortex. Nature 2000; 406: 726-31
- Lee L.J., Iwasato T., Itohara S., Erzurumlu R. S. Exuberant thalamocortical axon arborization in cortex-specific NMDAR1 knockout mice. J. Comparative Neurol. 2005; 485: 280-92.
- Cases O., Vitalis T., Seif I. et al. Lack of barrels in the somatosensory cortex of monoamine oxidase a-deficient mice: role of a serotonin excess during the critical period. Neuron 1996; 16: 297-307
- Toda T., Homma D., Tokuoka H. et al. Birth regulates the initiation of sensory map formation through serotonin signaling. Dev. Cell. 2013; 27: 32-46.
- van Kleef E. S., Gaspar P., Bonnin A. Insights into the complex influence of 5-HT signaling on thalamocortical axonal system development. Eur. J. Neurosci. 2012; 35: 1563-72.
- Narboux-Neme N., Evrard A., Ferezou I. et al. Neurotransmitter release at the thalamocortical synapse instructs barrel formation but not axon patterning in the somatosensory cortex. J. Neurosci. 2012; 32: 6183-96.
- Wu C. S., Ballester Rosado C. J., Lu,H. C. What can we get from 'barrels': the rodent barrel cortex as a model for studying the establishment of neural circuits. Eur. J. Neurosci. 2011; 34: 1663-76
- Van der Loos H., Woolsey T.A. Somatosensory cortex: structural alterations following early injury to sense organs. Science 1973; 179: 395-8.
- Fox K. A critical period for experience-dependent synaptic plasticity in rat barrel cortex. J. Neurosci. 1992; 12: 1826-38.
- Yang J.W., An S., Sun J. J. et al. Thalamic network oscillations synchronize ontogenetic columns in the newborn rat barrel cortex. Cereb. Cortex. 2013; 23: 1299-316.
- Mitrukhina O., Suchkov D., Khazipov R., Minlebaev M. Imprecise whisker map in the neonatal rat barrel cortex. Cereb. Cortex. 2015; 25: 3458-67.