ในดวงตา เซลล์ประสาทที่เกิดก่อนกำหนด ลองหลายๆ อย่าง ในขณะที่เซลล์ประสาทที่เกิดช้าจะจดจ่ออยู่
สำหรับพวกเราส่วนใหญ่ ที่วันเกิดของเราตรงกับปีนั้น เว็บสล็อต ไม่สำคัญมากนักในแผนงานที่ยิ่งใหญ่ ทารกเดือนกรกฎาคมไม่ได้ทำผิดพลาดมากไปกว่าเด็กคริสต์มาส อย่างน้อยก็ไม่ใช่เพราะวันเกิดของพวกเขา แต่สำหรับเซลล์ประสาท วันเดือนปีเกิดมีบทบาทสำคัญในการที่เซลล์เหล่านี้พบความเชื่อมโยงในสมอง เซลล์ประสาทที่ก่อตัวในช่วงเริ่มต้นของการพัฒนาจะทำให้เกิดความเชื่อมโยงมากมาย — และเกิดข้อผิดพลาดมากมาย เซลล์ประสาทที่เกิดขึ้นในภายหลังนั้นแม่นยำกว่ามากในการกำหนดเป้าหมาย
การค้นพบนี้เป็นเงื่อนงำสำคัญที่จะช่วยให้นักวิทยาศาสตร์เข้าใจว่าสมองเชื่อมโยงตัวเองอย่างไรในระหว่างการพัฒนา และด้วยข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับวิธีที่สมองสร้างเครือข่าย นักวิทยาศาสตร์อาจเริ่มเห็นว่าจะเกิดอะไรขึ้นเมื่อเครือข่ายนั้นได้รับบาดเจ็บหรือมีรูปร่างผิดปกติ
เซลล์สมองจำนวนมากเกิดขึ้นในขณะที่สมองพัฒนา แต่ละคนต้องเอื้อมมือออกไปและเชื่อมโยงบางครั้งกับเซลล์อื่นรอบ ๆ พวกเขาและบางครั้งไปยังส่วนอื่น ๆ ของสมอง เมื่อต้องการทำเช่นนี้ เซลล์ประสาทเหล่านี้จะส่งแอกซอนออกไป ซึ่งเป็นส่วนที่ยื่นยาวและบางอย่างไม่น่าเชื่อซึ่งยื่นออกไปที่บริเวณอื่นๆ การที่แอกซอนของสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมไปสิ้นสุดที่จุดหมายปลายทางในสมองที่กำลังเติบโตนั้นยังคงเป็นปริศนา
เพื่อค้นหาวิธีที่การพัฒนาสมองเชื่อมต่อกัน Jessica Osterhout และเพื่อนร่วมงานที่ University of California, San Diego และเพื่อนร่วมงานได้เริ่มต้นขึ้นในสายตา พวกเขามองไปที่เซลล์ปมประสาทเรตินอล ซึ่งเป็นเซลล์ประสาทที่เชื่อมระหว่างสมองกับตา “เข้าถึงได้ง่าย” แอนดรูว์ ฮูเบอร์แมน นักประสาทวิทยาที่ UC San Diego และผู้เขียนบทความอธิบาย “เรตินาของคุณโดยพื้นฐานแล้วเป็นส่วนหนึ่งของระบบประสาทส่วนกลางที่ถูกบีบเข้าตาของคุณในระหว่างการพัฒนา”
เซลล์ปมประสาทเรตินาทั้งหมดมีหน้าที่เหมือนกัน: เพื่อถ่ายทอดข้อมูลทางสายตาจากดวงตาไปยังสมอง แต่พวกเขาไม่เหมือนกันทั้งหมด เซลล์เหล่านี้มีประเภทย่อยที่แตกต่างกันประมาณ 20 ชนิด โดยแต่ละเซลล์มีหน้าที่ส่งข้อมูลที่แตกต่างกันเล็กน้อยไปยังส่วนต่างๆ ของสมอง ประเภทย่อยหนึ่งอาจมีข้อมูลเกี่ยวกับการขยายรูม่านตา ในขณะที่อีกประเภทหนึ่งอาจมีข้อมูลเกี่ยวกับคอนทราสต์ของแสง แต่ละประเภทย่อยเหล่านี้ต้องสร้างการเชื่อมต่อกับส่วนต่าง ๆ ของสมองที่ประมวลผลข้อมูลภาพ
เพื่อหาวิธีที่เซลล์หาทางจากตาไปยังปลายทางสุดท้ายในสมอง Osterhout และเพื่อนร่วมงานของเธอได้ตรวจสอบหนูที่ได้รับการอบรมเพื่อสร้างโปรตีนเรืองแสงสีเขียวหรือ GFP พวกเขามุ่งเน้นไปที่หนูสี่ประเภทที่แตกต่างกัน ซึ่งแต่ละชนิดสร้าง GFP ในเซลล์ปมประสาทเรตินอลชนิดเดียว
Osterhout ศึกษาตัวอ่อนของเมาส์ในขณะที่พวกมันพัฒนาขึ้น โดยติดตามพวกมันเพื่อดูว่า GFP เรืองแสงเป็นสีเขียวเมื่อใด ซึ่งบ่งชี้ว่าเซลล์ปมประสาทเรตินอลถือกำเนิดขึ้น จากนั้นเธอก็ติดตามสัญญาณ GFP นั้นในขณะที่หนูพัฒนา และสามารถดูเซลล์ปมประสาทเรตินอลที่เชื่อมต่อกับส่วนอื่นๆ ของสมองได้
เธอพบว่าเซลล์ที่เกิดตั้งแต่เนิ่นๆ
จะเข้าถึงส่วนต่างๆ ของสมองและสร้างการเชื่อมต่อมากมาย น่าเสียดายที่การเชื่อมโยงหลายอย่างเหล่านี้ไปยังพื้นที่ที่ไม่ถูกต้อง ส่วนหนึ่งของสมองที่เซลล์ปมประสาทไม่จำเป็นต้องไป เซลล์ที่เกิดก่อนกำหนดเหล่านี้ต้องดึงการเชื่อมต่อบางส่วนออกเพื่อแก้ไข “ข้อผิดพลาด” ในทางตรงกันข้าม เซลล์ประสาทที่เกิดตอนปลายนั้นมีความแม่นยำมากกว่ามาก โดยเน้นที่พื้นที่สมองเป้าหมายเพียงจุดเดียวและสร้างการเชื่อมต่อที่นั่นเท่านั้น แทนที่จะเข้าถึงส่วนต่างๆ มากมาย นักวิทยาศาสตร์ได้เผยแพร่ ผลการวิจัยของพวกเขาใน วันที่ 31 กรกฎาคมในCell Reports
มันเป็นเรื่องของเวลาทั้งหมด “ความคิดก็เหมือนกับการที่ผู้คนพยายามจอดรถในที่ที่พวกเขาไม่เคยไป” ฮูเบอร์แมนอธิบาย “รถออกและเดินทางในทิศทางเดียวกัน แต่จะจอดที่ไหน? รถที่ออกก่อนกำหนดจะลองพื้นที่ต่างๆ มากมายก่อนที่จะพบรถที่ใช่ รถที่มาทีหลังมีทางเลือกน้อยกว่าและสไลด์เข้าไปได้ทุกที่ที่ทำได้”
Michael Fox นักประสาทวิทยาด้านพัฒนาการที่สถาบันวิจัย Virginia Tech Carilion ในเมือง Roanoke รัฐเวอร์จิเนีย กล่าวว่าผลลัพธ์ที่ได้บ่งชี้ว่ากลไกต่างๆ ชี้นำการเติบโตของเซลล์สมอง ขึ้นอยู่กับเวลาที่เซลล์เกิด “บทความนี้แสดงให้เห็นว่าช่วงเวลาของการพัฒนามีความสำคัญต่อกลไกที่เซลล์ใช้เพื่อค้นหาเป้าหมาย” เขากล่าว “ปมประสาทประเภทต่าง ๆ ไม่เพียงแต่จะแยกออกจากกันเท่านั้น แต่ยังสร้างการเชื่อมต่อในรูปแบบพิเศษอีกด้วย”
การทดลองเช่นนี้มีความสำคัญในการช่วยให้นักวิทยาศาสตร์เข้าใจว่าสมองประกอบเข้าด้วยกันอย่างไร Huberman กล่าวว่า “สิ่งที่น่าทึ่งมากคือสมองไม่เหมือนกับวงจรในคอมพิวเตอร์ “เซลล์ที่ประกอบเป็นวงจรคือเซลล์ที่ประกอบวงจรเข้าด้วยกัน พวกเขาไม่ได้รับคำแนะนำจากภายนอก”
ฟ็อกซ์ยังหวังว่าเทคนิคต่างๆ ที่ใช้ในการทดลองนี้จะถูกนำมาใช้เพื่อเรียนรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับสมองภายใต้โครงการ BRAIN Initiative ของประธานาธิบดีโอบา มา “ถ้าเราต้องการสร้างระบบที่ได้รับบาดเจ็บขึ้นมาใหม่” ฟ็อกซ์อธิบาย “เราต้องเข้าใจว่าแอกซอนเหล่านี้สร้างการเชื่อมต่อตั้งแต่แรกได้อย่างไร เราสามารถใช้เทคโนโลยีเช่นเมาส์เหล่านี้เพื่อตอบคำถามสำคัญเกี่ยวกับรูปแบบการพัฒนา” เขากล่าว การเรียนรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับการเชื่อมต่อที่ดีในสมองอาจมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการทำความเข้าใจว่าสายไฟมีหน้าตาเป็นอย่างไร ทั้งในยามเจ็บป่วยและในด้านสุขภาพ เว็บสล็อต
