Povratne zanke razvijajočega se živčevja

Vprašanje pomembnosti genetske determiniranosti na eni strani in nujnosti okoljske povratne informacije na drugi za razvoj živčevja se v zadnjem času vse bolj naslavlja s pomočjo molekularne biologije. Pretekle raziskave so že pokazale, da povratne proprioceptivne informacije sodelujejo pri oblikovanju centralnih motoričnih omrežij odraslih organizmov. Propriocepcija se nanaša na organizmovo zaznavanje delov lastnega telesa v prostoru. Raziskava, objavljena v Current Biology, je prvič pokazala, da je proprioceptivna povratna informacija ključna za razvoj funkcionalnih motoričnih omrežij tudi v embrijih, natančneje embrijih vinskih mušic. 

Tako pri vretenčarskih kot nevretenčarskih embrijih lahko opazimo gibanje. Človeški zarodki denimo brcajo in sesajo, zarodki vinskih mušic pa lezejo in trzajo. Znanstveniki in znanstvenice že dlje časa predvidevajo, da ti gibi služijo razvoju motoričnih omrežij, vendar do sedaj še niso pridobili podatkov, ki bi to robustno potrjevali. V raziskavi so z blokiranjem različnih signalov pokazali, da se motorični sistem vinske mušice samoorganizira v funkcionalno odraslo omrežje s povratno informacijo zaznave lastnega telesa v prostoru.

Med drugim je raziskovalna skupina pokazala, da mlado živčevje embrija vinske mušice proži spontano sinhronizirane električne signale s praznjenjem rezerv kalcijevih ionov. Nekaj podobnega opazimo tudi denimo pri ritmovnikih srčne mišice. Z blokiranjem tega spontanega proženja je znanstvena skupina pokazala, da je to nujno za induciranje mišičnega krčenja in razvoja značilnega gibanja ličink vinskih mušic. 

Takšna spontana aktivnost pa sama po sebi ni dovolj. Za pravilen razvoj motoričnih omrežij je nujna tudi povratna informacija, ki jo ustvarja razvijajoče se proprioceptivno omrežje. Če je raziskovalna skupina takšno povratno informacijo blokirala, do pravilnega razvoja motoričnega omrežja ni prišlo. Motorična omrežja vinske mušice se torej organizirajo glede na povratne signale, ki jih ustvarja samo živčevje.

Takšno samoorganiziranje spontanega proženja živčnih signalov v razvijajočem se živčevju so že zabeležili tudi pri oblikovanju čutilnih živčnih omrežij, na primer pri oblikovanju omrežij, ki obdelujejo vidne signale. A če se zgodnja čutilna omrežja oblikujejo glede na odziv na okoljsko povratno informacijo, denimo svetlobo, se motorična omrežja oblikujejo glede na odziv na notranje ustvarjene proprioceptične signale. Embriji vinske mušice tako za vzpostavitev prvih funkcionalnih motoričnih omrežij uporabljajo nekakšen odmev lastnih spontanih živčnih aktivnosti v obliki proprioceptične povratne informacije.