Drevni moždani krug, koji omogućava očima da se refleksno rotiraju dok se telo naginje nadole, podešava se rano u životu kako se životinja razvija, otkriva nova studija.
Predvođena istraživačima sa Medicinskog fakulteta Grossman NIU, studija se vrti oko toga kako kičmenjaci, koji uključuju ljude i životinje koje obuhvataju evoluciju od primitivnih riba do sisara, stabilizuju svoj pogled dok se kreću. Da bi to uradili, oni koriste moždano kolo koje pretvara sve promene u orijentaciji koje oseti balans (vestibularni) sistem u njihovim ušima u trenutni kontra-pokret njihovih očiju.
Istraživanje je objavljeno u časopisu Nauka.
Nazvan vestibulo-okularni refleks, kolo omogućava stabilnu percepciju okoline. Kada se pokvari – traumom, moždanim udarom ili genetskim stanjem – osoba može da oseća kao da se svet poskakuje svaki put kada joj se glava ili telo pomeraju. Kod odraslih kičmenjaka, on i drugi moždani krugovi su podešeni povratnom spregom od čula (organa vida i ravnoteže). Sadašnji autori studije su bili iznenađeni kada su otkrili da, nasuprot tome, senzorni unos nije neophodan za sazrevanje refleksnog kola kod novorođenčadi.
Studija je uključivala eksperimente izvedene na larvama zebrice, koje imaju sličan refleks stabilizacije pogleda kao kod ljudi. Dalje, zebrice su providne, tako da su istraživači bukvalno posmatrali kako sazrevaju moždane ćelije zvane neuroni da bi razumeli promene koje omogućavaju novorođenčetu da rotira oči na odgovarajući način dok se telo naginje nadole (ili oči dole dok se telo naginje prema gore).
„Otkrivanje kako nastaju vestibularni refleksi može nam pomoći da pronađemo nove načine da se suprotstavimo patologijama koje utiču na ravnotežu ili pokrete očiju“, kaže stariji autor studije David Šopik, dr, vanredni profesor na odeljenjima za otorinolaringologiju — hirurgiju glave i vrata, Neuroscience & Phisiologi, i Neuroscience Institute, na NIU Langone Health.
Da bi testirao dugotrajnu pretpostavku da se refleks podešava vizuelnom povratnom spregom, istraživački tim je izumeo aparat za izazivanje refleksa naginjanjem i praćenjem očiju zebrice koje su bile slepe od rođenja. Tim je primetio da je sposobnost riba da okreću oči nakon naginjanja uporediva sa larvama koje mogu da vide.
Iako su prethodne studije utvrdile da senzorni unos pomaže životinjama da nauče da se pravilno kreću u svom okruženju, novi rad sugeriše da takvo podešavanje vestibulo-okularnog refleksa dolazi u igru tek nakon što je refleks potpuno sazreo. Zanimljivo je da je drugi skup eksperimenata pokazao da refleksni krug takođe dostiže zrelost tokom razvoja bez unosa iz vestibularnog organa koji oseća gravitaciju zvanog utrikul.
Pošto bi vestibulo-okularni refleks mogao sazreti bez senzorne povratne informacije, istraživači su teoretizirali da najsporiji deo moždanog kola mora da odredi tempo za razvoj refleksa. Da bi pronašao deo koji ograničava brzinu, istraživački tim je merio odgovor neurona tokom razvoja dok su zebrici davali nagib tela u deliću sekunde.
Istraživači su otkrili da su centralni i motorni neuroni u kolu pokazali zrele odgovore pre nego što se refleks završio. Shodno tome, najsporiji deo kola koji sazreva nije mogao da bude u mozgu kako se dugo pretpostavljalo, već je umesto toga otkriveno da se nalazi na neuromuskularnom spoju — signalnom prostoru između motornih neurona i mišićnih ćelija koje pokreću oko. Niz eksperimenata je otkrio da je samo tempo sazrevanja spoja odgovarao stopi kojom su ribe poboljšale svoju sposobnost da suprotno rotiraju oči.
U nastavku, tim dr Šopika će proučavati njihov novi detaljni krug u kontekstu ljudskih poremećaja. Tekući rad istražuje kako neuspesi u razvoju motornih neurona i neuromišićnog spoja dovode do poremećaja očnog motoričkog sistema, uključujući uobičajeno neslaganje očiju koje se naziva strabizam (takođe poznato kao lenjo oko i ukrštene oči).
Neposredno uzvodno od motornih neurona u vestibulo-okularnom krugu nalaze se interneuroni koji oblikuju dolazne senzorne informacije i integrišu ono što oči vide sa organima ravnoteže. Još jedan od ciljeva dr Šopika je da bolje razume kako je funkcija takvih ćelija poremećena kako se razvijaju kola ravnoteže, sa ciljem da se pomogne 5% dece u SAD da se bore sa nekim oblikom problema ravnoteže.
„Razumevanje osnovnih principa o tome kako nastaju vestibularni krugovi je preduslov za rešavanje ne samo problema ravnoteže, već i poremećaja u razvoju mozga“, kaže prva autorka studije Pejdž Liri, dr. Bila je diplomirani student u laboratoriji dr Šopika koji je vodio studiju i od tada je napustila instituciju.
Zajedno sa dr. Schoppik i Leari, autori studije sa odeljenja za otorinolaringologiju – hirurgiju glave i vrata, neuronauku i fiziologiju i Instituta za neuronauke na NIU Langone Health uključivali su Celine Bellegarda, Cheril Kuainoo, Dena Goldblatt i Basak Rosti.
