Мозг различает день и ночь с самого рождения

Исследование проливает свет на гибкость мозга и объясняет некоторые моменты присущего человеку поведения, согласно Брайану Прендергасту, доценту кафедры психологии в университете Чикаго и соавтору работы, опубликованной 27 апреля в журнале «PLoS One». Ведущим автором исследования является Август Кампф-Лассэн, аспирант в данном университете.

«Результат исследования объясняет, почему младенцы многих биологических видов начинают в итоге отличать дневное время от ночного», - говорит Прендергаст, исследователь биологических ритмов.

С помощью серии экспериментов исследователи смогли продемонстрировать, что, в то время как способность воспринимать визуальные стимулы, такие как движение, утрачивается, если орган зрения, находящийся в стадии развития, не подвергается свету, способность определять светлое и темное время суток не страдает. Ученые обнаружили, что способность различать день и ночь развивается по мере того, как растет животное.

Ранее, другое исследование показало, что приматы и люди приспосабливаются естественным образом к ритму сна среди ночи. Но текущее исследование демонстрирует, что система «биологических часов», которая позволяет синхронизировать мозг с ритмом день-ночь, вероятно, является врожденной особенностью.

«Мы впервые установили, что способность координации суточного ритма с ежедневными изменениями воздействия света абсолютно не связана с гибкостью мозга – на нее не оказывают влияния изменения в количестве света, который получает мозг во время своего развития», - говорит Кампф-Лассэн.

Результаты исследования изложены в статье «Развитие визуальной системы у хомяков в соотношении с суточным ритмом», («Experience-Independent Development of the Hamster Circadian Visual System») которая была написана на основании серии экспериментов с хомяками.

Вскоре после того, как глаза хомяков впервые открываются, но прежде, чем они подвергаются воздействию света, исследователи надевают на один из глаз контактную линзу, которая полностью блокирует свет. Данный метод, при котором один глаз остается открытым, а второй закрывается, называется монокулярная депривация, и применяется учеными для изучения гибкости визуального развития в зависимости от образа жизни животных.

Далее, хомяки постоянно находились под воздействием цикла свет-темнота, но только открытый глаз мог посылать информацию о свете в мозг. Во взрослой жизни линзы были удалены, и ученые оценили работу ранее закрытого глаза у хомяков. Так было обнаружено, что мозг хомяков не воспринимал классические визуальные стимулы, которые показывались ранее закрытому глазу, такие как пища или движение.

Тем не менее, ранее закрытый глаз отлично сохранил способность хомяков синхронизировать суточный ритм своей активности с 24-часовым днем. Таким образом, даже с учетом того, что хомяки не могли видеть объекты ранее закрытым глазом, они могли использовать сигнал, передаваемый этим глазом, чтобы установить свои внутренние часы. Исследование также показало, что продолжительная монокулярная депривация не оказывает влияния на анатомическую проекцию изображений из глаза на биологические часы в мозге, и что зависимые от света изменения в генной экспрессии в биологических часах также были в норме.

«Интересно наблюдать, как некоторые аспекты поведенческого развития строго запрограммированы и развиваются по типичной схеме, даже при условии полного отсутствия нормальной среды обитания», - говорит Прендергаст.