Сетчатка
Эмбриональное происхождение и морфологическое развитие
Зрелая сетчатка позвоночных обнаруживает и передает световые сигналы из внешней среды в обрабатывающие информацию центры головного мозга. Сетчатка образуется из нейроэпителия головной части нервной трубки, который выпячивается сбоку вскоре после закрытия нервной трубки, и дает начало шаровидному
глазному пузырю (РИС.1). Глазные пузыри связаны с нервной трубкой
глазными стебельками (optic stalk), и продолжают эвагинировать до того момента, пока не достигнут прилегающей кожной эктодермы. По мере развития центральная часть зрительного пузыря уплощается и далее инвагинирует чтобы сформировался
глазной бокал (optic cup). Инвагинирующий глазной пузырь становится
нейральной сетчаткой (neural retina), а проксимальная область формирует пигментный эпителий, который покрывает заднюю часть сетчатки. В результате процесса инвагинации исчезает просвет глазного пузыря и нейральная сетчатка начинает контактировать с презумптивным пигментным эпителием сетчатки. После этого пигментные эпителиальные клетки начинают синтезировать большое количество меланина – темного пигмента, который предотвращает попадание периферического света в глаз, а остистые отростки (sinuous processes) этих клеток обертывают фоторецепторы. Одновременно с формированием глазного бокала глазной стебелек уменьшается в размере и превращается в узкую перемычку клеток, связывающих глаз с вентральным промежуточным мозгом (diencephalon). Эта структура обеспечивает каркас, вдоль которого проходит первая популяция аксонов сетчатки, формирующая
зрительный нерв.
Генетический контроль развития глаза
На ранних стадиях развития судьба небольшой группы клеток в передней нервной пластинке уже детерминирована для формирования сетчатки. Каким образом отбираются эти клетки, чтобы впоследствии стать глазом? Только недавно были получены ответы на эти вопросы и данная область исследований активно развивается. Для отделения презумптивной глазной ткани от примыкающей ткани переднего мозга должны включаться одни и выключаться другие гены. Накопленные к настоящему времени данные свидетельствуют, что развитие глаза контролируется иерархической системой генов, регуляция которых осуществляется строго в пространстве и времени. Одними из первых, экспрессирующихся в формирующем глаз нейроэпителии, были идентифицированы гены высококонсервативных транскрипционных факторов – таких как
Six3,
Pax6 и
Rx1. Эти гены сначала экспрессируются в дискретном районе головной части нервной трубки. Позднее такой одиночный экспрессирующий домен подразделяется на два билатеральных пятна, которые впоследствии сформируют глазные пузыри. Нарушение работы этих транскрипционных факторов вызывает значительные дефекты развития сетчатки. Например, мутация в
PAX6 гене ведет к уменьшению размера глаза, а в тяжелых случаях у животных наблюдали полное отсутствие глаз. Интересно, что многие из генов, ответственных за контроль развития глаза позвоночных, играют важную роль в развитии глаза плодовой мушки
Drosophila. Ген позвоночных
Six3, к примеру, является гомологом гена
Drosophila sine oculus, а ген позвоночных
PAX6 – гомолог гена
twin of eyeless дрозофилы.
Оказалось, что разделение одного медиального зрительного поля на две латеральные структуры зависит от
Sonic hedgehog передачи сигнала из мезодермы на переднюю срединную линию, возможно модулированного трансформирующим ростовым фактором (transforming growth factor – TGF) β пути. Недавно было установлено, что утрата Sonic hedgehog или утрата определенных членов суперсемейства TGFβ, может приводить к
циклопии у полосатого данио (zebrafish ) и мышей, вероятно, из-за блокирования разделения центрального зрительного поля на две билатерально симметричные структуры.
Расслоение: формирование слоев сетчатки
Глазные пузыри, как и развивающаяся нервная трубка, состоят из морфологически гомогенной популяции
столбчатых эпителиальных клеток. Во время морфогенетических изменений, сопровождающих формирование глазного бокала, клетки нейральной сетчатки многократно делятся. Клеточные тела мигрируют на базальную поверхность (рядом с просветом), делятся и реинтегрируют (воссоединяются), образуя псевдомногослойный эпителий (pseudostratified epithelium). После нескольких циклов деления клетки начинают выходить из клеточного цикла (т.е. прекращают деление) и мигрируют к местам своего окончательного месторасположения. Порядок времени рождения клеток в сетчатке млекопитающих четко определен. Первыми появляются
ганглиозные клетки сетчатки (retinal ganglion cells – RGCs), которые мигрируют к стекловидной (vitreal) (lens-proximal) поверхности, после чего у них появляется один аксон и несколько дендритов. Следующими появляются
колбочки, амакриновые клетки и горизонтальные клетки, затем
палочки и
биполярные клетки.
Мюллерова глия (Mueller glia), (мюллеровые клетки) – единственные не нейральные клетки в нейральной сетчатке – это последние клетки, дифференцирующиеся из пула клеток предшественников. Эти разные типы клеток сетчатки появляются в перекрывающиеся во времени периоды, и один предшественник может дать начало всем комбинациям клеточных типов в зрелой сетчатке. Потомки единственной клетки распределяются тангенциально по разным слоям сетчатки, однако механизмы, ответственные за сегрегацию клеток в разные слои пока неизвестны.
По мере того как клетки продолжают делиться и дифференцироваться, они начинают формировать три слоя клеточных телец, разделенных двумя плексиформными или дендритными слоями (РИС.2). RGCs слой лежит у стекловидной поверхности (vitreal surface) сетчатки, а слой зрительных волокон состоит из лежащих поверхностно RGC аксонов.
Внутренний плексиформный слой отделяет RGC слой от клеток внутреннего ядерного слоя и является местом, где осуществляются синаптические связи между клетками этих двух слоев.
Наружный плексиформный слой отделяет внутренний ядерный слой, содержащий тела амакриновых, биполярных, горизонтальных и мюллеровых клеток, от
наружного ядерного слоя, содержащего фоторецепторы. Синаптические связи между фоторецепторами, биполярными и горизонтальными клетками формируются в наружном плексиформном слое.
Таким образом, процесс расслоения делит сетчатку на три функционально отличных, но синаптически связанных слоя нейронов, участвующих в получении, интегрировании и передаче зрительной информации (РИС.2).
Хрусталик и роговица
Главной функцией хрусталика и роговицы позвоночных является фокусирование света из какого-либо источника – близкого или далекого, на одну фокальную плоскость в сетчатке, которая содержит светочувствительные фоторецепторные клетки (
палочки и колбочки). Выполнение этой задачи осуществляется разными механизмами. У рыб, к примеру, фокусировка света осуществляется исключительно с помощью сокращения и расслабления хрусталика, а у наземных позвоночных две трети их зрительных способностей зависят от роговицы, а хрусталик используется только для тонкой корректировки фокуса.
Хрусталик позвоночных происходит из эктодермы, которая лежит над эвагинирующим глазным пузырем (РИС.1). После контакта с боковым глазным пузырем индуктивная эктодерма утолщается и образуется
хрусталиковая плакода (lens placode), начинающая инвагинировать, формируя
хрусталиковую ямку (lens cup), которая, в конце концов, отделяется (отщепляется) от эктодермы и образует
хрусталиковый пузырек (lens vesicle). Вначале хрусталиковые пузырьки имеют большую центральную полость, в которую элонгируют клетки из заднего хрусталикового пузырька (
первичные хрусталиковые волокна). Эти волокна заполняют полость и в итоге дифференцируются, утрачивая митохондрии и ядра, но сохраняя плотную прозрачную цитоплазму, состоящую почти исключительно из белков
кристалинов. Клетки на передней стороне хрусталикового пузырька продолжают делиться, продуцируя клетки, которые будут дифференцироваться во
вторичные хрусталиковые волокна. В конце концов, клетки, лежащие над первичными волокнами хрусталика переходят в состояние покоя и деление клеток ограничивается герминативным кольцом, окружающим центральную часть хрусталика. Вторичные хрусталикове волокна постоянно образуются в герминативном кольце. Эти клетки дифференцируются почти такж, как и первичные хрусталиковые волокна, формируя концентрические слои вокруг центральных первичных волокон с наиболее старыми (первоначальными) волокнами в центре хрусталика и более молодыми волокнами по периферии. Концентрация кристалинов в волокнистых клетках обеспечивает хрусталик высоким коэффициентом преломления необходимым для фокусировки света на фоторецепторах.
До недавнего времени полагали, что контакта прилежащей эктодермы около глазных пузырей достаточно и необходимо для индукции хрусталика. Однако, как оказалось, для индукции формирования эктопических хрусталиков из глазных пузырей у рыб достаточно экспрессии
Six3, тогда как фактор роста фибробластов может запускать дифференцировку волокон хрусталика
in vitro.
PAX6 может участвовать в запуске экспрессии эктодермального кристалина у разных видов животных, даже в отсутствии зрительных пузырей. Следовательно, вполне вероятно, что прямые взаимодействия между глазными пузырями и формирующей хрусталик эктодермой – это лишь последние этапы в серии индуктивных взаимодействий, которые служат для поддержания формирующих хрусталик перемещений (bias) в презумптивной эктодерме, наряду с редуцирующей способностью другой эктодермы, которая формирует структуры хрусталика.
Роговица позвоночных
Контакт с развивающимся хрусталиком запускает дифференцировку покровной эктодермы в роговицу. Эта эктодерма формирует многослойную структуру с крайне сложным внеклеточным матриксом. По мере того как базальные эктодермальные клетки начинают секретировать коллаген, чтобы сформировать первичную строму, мигрирующие клетки нервного гребня прибывают в развивающуюся роговицу и образуют эндотелий роговицы. Эти клетки секретируют гиалуроновую кислоту во внеклеточный матрикс, вызывая утолщение (разбухание) матрикса, и дают возможность второй волне мигрирующих клеток нервного гребня внедриться в роговицу. Эти клетки секретируют коллаген типа 1 и гиалуронидазу, инициируя сокращение (сжатие) стромы. Строма роговицы обезвоживается тироксином – гормоном щитовидной железы – и обогащенный коллагеном внеклеточный матрикс становится прозрачной роговицей.
Зрительный нерв, хиазма и зрительный путь
Формирование зрительного диска и зрительного нерва
Тела
ганглиозных клеток сетчатки расположены вблизи vitreal (стекловидной) поверхности сетчатки, а их растущие длинные аксоны направлены к зрительному диску и выходят из сетчатки через зрительный нерв. Во время развития аксоны первых ганглиозных клеток появляются из клеточных тел в центральной части сетчатки вблизи презумптивного зрительного диска. Эти аксоны происходят из vitreal (стекловидной) поверхности ганглиозной клетки и растут определенным способом между основаниями нейроэпителиальных клеток (endfeet) в направлении к зрительному диску. Позже RGCs постепенно и волнообразно дифференцируются к периферии, их аксоны удлиняются, растут в направлении зрительного диска и выходят из сетчатки (РИС.2). В зрелой сетчатке человека зрительный нерв содержит свыше миллиона аксонов ганглиозных клеток сетчатки и выходит из глаза через область свободную от фоторецепторов, которую называют
«слепым пятном» (blind spot). Этот пучок (волокон) проецируется через пигментный эпителий и выходит на оборотной (задней) стороне сетчатки, чтобы сформировать зрительный нерв, соединяющий глаз с промежуточным мозгом. Удлиняющиеся аксоны растут вблизи pial (мягкой) поверхности нерва между основанием глиальных клеток, поэтому более «старые» аксоны вытесняются с поверхности более молодыми аксонами. Таким образом, с возрастом формируется зрительный нерв. У рыб, обладающих плоским лентовидным зрительным нервом, это видно особенно четко – более старые аксоны расположены на одном конце, аксоны «среднего возраста» в середине и самые молодые аксоны находятся на противоположном конце.
Направленный рост аксонов ганглиозных клеток в сетчатке
Какие молекулы отвечают за ориентацию роста аксонов по направлению к зрительному диску? Что заставляет аксоны отклоняться от поверхности сетчатки и входить в зрительный нерв? Эти вопросы сейчас активно исследуются.
Netrin-1 –молекула, управляющая направленным ростом аксона экспрессируется в зрительном диске и вызывает хемоаттрактивный (химически привлекающий) поворот аксонов ганглиозных клеток сетчатки
in vitro. RGC аксоны также экспекссируют рецептор отвечающий за хемоаттрактивный эффект нетрина (netrin), который делетирован при колоректальном раке (раке ободочной и прямой кишок, colorectal cancer – DCC). Мыши с дефицитом
Dcc или
netrin-1 характеризуются
гипоплазией зрительного нерва, так как многие аксоны не покидают пределы глаза и беспорядочно растут вокруг зрительного диска. Хотя
netrin-1 играет важную роль в близкодействующем направленном росте аксона в зрительный диск, молекулы ответственные за направление движения аксонов из клеточных тел в зрительный диск все еще неизвестны. Два способствующих росту связанных с субстратом сигнала –
L1 и
нейральная молекула клеточной адгезии - были найдены в сетчатке, как имеющие отталкивающую молекулу для RGC аксонов – хондроитин сульфат протеогликан. Пространственно-временной паттерн экспрессии указывает, что эти молекулы могут участвовать в направленном росте RGC аксона в зрительный диск.
Развитие зрительного перекреста (хиазмы)
Зрительный перекрест образуется по средней линии вентрального промежуточного мозга, где пересекаются RGC аксоны из обоих глаз. Формирующиеся астороциты являются основным типом клеток в этой области, но их морфология достаточно вариабельна – более звездчатые астроциты располагаются в латеральной области зрительного перекреста, а радиальная глия образует плотную сеть, непосредственно окружающую срединную линию, где позже будут расходиться RGC аксоны. Еще до появления в зрительном перекресте RGCs там присутствуют дифференцирующиеся гипоталамические нейроны. Эти нейроны относятся к наиболее ранним дифференцирующимся нейронам в центральной нервной системе и располагаются в форме перевернутой буквы «V», которая демаркирует заднюю границу зрительного перекреста.
Направленный рост аксонов в зрительном перекресте
Зрительное изображение разделяется на две половины в зрительном перекресте. Стимулирование левого зрительного поля передается на правую сторону мозга, а стимулирование правого зрительного поля – на левую половину мозга. У многих низших позвоночных имеются
неперекрывающиеся зрительные поля, поскольку их глаза расположены на боковых сторонах головы. У таких животных аксоны из левого глаза проходят перекрест и проецируются исключительно на правый
зрительный путь (зрительный тракт) (optic tract), а аксоны из правого глаза проецируются на левый зрительный путь. Приматы и другие плотоядные, у которых глаза смотрят вперед, имеют в основном
перекрывающиеся зрительные поля – объект в левой половине зрительного поля будет стимулировать RGC в
назальной половине (nasal half) левого глаза и в
височной (темпоральной) половине (temporal half) правого глаза. Таким образом, для того, чтобы разделить зрительное восприятие на две половины, аксоны должны разделиться в зрительном перекресте так, чтобы назальные аксоны сетчатки проецировались на
контралатеральные структуры мозга, а височные аксоны проецировались на
ипсилатеральные структуры. Доля аксонов, остающихся в зрелом ипсилатеральном зрительном пути коррелирует с величиной перекрывания зрительных полей. Глаза приматов имеют большие перекрывающиеся зрительные поля и примерно 50% RGC аксонов пересекаются в зрительном перекресте. У крыс, однако, лишь небольшая доля RGCs в височной части сетчатки (temporal retina) посылает аксоны в ипсилатеральный путь, что согласуется с их редуцированным перекрывающимся зрительным полем.
Каковы механизмы контролирующие «решения» аксонов пересекать или не пересекать зрительный перекрест?
Впервые дефекты сегрегации аксонов в хиазме наблюдали у организмов-альбиносов. Эта мутация, вызывающая, главным образом, снижение пигментации, также была причиной значительных изменений в wiring (в формировании проводящих путей) во время развития зрительной системы. При
альбинизме многие из аксонов из височной части сетчатки пересекают срединную линию в зрительном перекресте и проецируются на контралатеральные мишени, вместо того чтобы формировать ипсилатеральные проекции. Оказалось, что тяжесть этого дефекта коррелирует со степенью дефицита пигментации, однако никаких механизмов объясняющих этот феномен пока не предложено.
Некоторую ясность в механизм сегрегации аксонов в зрительном перекресте внести клеточно-биологические исследования. Когда RGC аксоны достигают хиазмы, у них наблюдали скачкообразный рост аксонов, характеризующийся периодами быстрого удлинения и периодами стаза (застойного роста). Ростовые конусы RGC останавливаются на несколько часов в области срединной линии, зондируя вероятно внеклеточное окружение с помощью филоподий. Непересекающиеся волокна образуют широкие, ветвящиеся ростовые конусы вблизи срединной линии перед тем как повернуть назад к ипсилатеральному зрительному пути. Прибывающие аксоны не дивергируют до того момента, пока не достигнут расстояния в 100-200 μm от срединной линии перекреста. Это позиция маркирует границу особой популяции морфологически отличных нейронов, которые экспрессируют специфичный (в зависимости от стадии)
эмбриональный антиген-1 (stage-specific embryonic antigen-1 – SSEA-1). Непересекающие аксоны никогда не проходят через эти SSEA-1 экспрессирующие клетки, а проецируются на ипсилатеральную сторону. Исследования
in vitro подтвердили, что аксоны, которые в норме не пересекают зрительный перекрест, уклоняются от эксплантата зрительного перекреста при росте в ко-культуре, тогда как пересекающиеся аксоны RGC могут прорастать через такой эксплантат. Это подтверждает, что ипсилатерально проецирующиеся RGC аксоны более чувствительны к ингибиторному сигналу в перекресте, чем контралатерально проецирующиеся RGC аксоны. CD44 (рецептор клеточной адгезии, ингибирующий рост RGC аксонов) и L1 ( молекула клеточной адгезии, способствующая росту аксонов) экспрессируются в срединной линии зрительного перекреста. Вероятно, разная чувствительность к этим способствующим росту и ингибирующим рост аксонов сигналам в перекресте ответственна за сегрегацию этих аксонов.
Ретинотектальная связь
Топографическое картирование ретинальных аксонов
После выхода из зрительного перекреста аксоны сетчатки входят в зрительный путь и проецируются на множество мишеней в таламусе (зрительном бугре) и среднем мозге. У низших позвоночных большинство аксонов заканчиваются в зрительной области
крыши среднего мозга (optic tectum of the midbrain) или в его гомологе у млекопитающих – в
верхнем двухолмии (superior colliculus). Зрительное изображение прецируется на сетчатку инвертированно благодаря форме и преломляющим свойствам хрусталика. Инвертированное изображение реинвертируется, когда передается в мозг, причем без потери точности изображения или потери позиционной информации. Каждый RGC аксон заканчивается в определенном месте
optic tectum, что точно коррелирует с местом расположения тел ганглиозных клеток в сетчатке по отношению к соседним клеткам. Таким способом аксоны, исходящие из большей части назальной части сетчатки проецируются на большую часть заднего optic tectum (posterior optic tectum), тогда как аксоны расположенные ближе к височной части оканчиваются в передней части optic tectum (РИС.3). Кроме того, аксоны из дорсальной части сетчатки иннервируют вентролатеральную крышу (ventrolateral tectum), а аксоны из вентральной сетчатки иннервируют дорсомедиальный тектум (dorsomedial tectum). Такое поддержание позиционной иннервации называется
топографическим картированием
Для установления специфической и точной топографической карты должны существовать механизмы, обеспечивающие каждый аксон позиционной информацией относительно его соседей. Присутствие «цитохимических меток» впервые было обнаружено
Roger Sperry в его классическом эксперименте 1940-х годов. R.Sperry вынул и повернул глаз лягушки на 180 градусов, после чего исследовал эффекты такой манипуляции на поведение животного. После восстановления лягушки вели себя так, как будто х зрительные карты были инвертированы – прыгали назад за приманкой, расположенной впереди их морды, и ныряли за приманкой, расположенной выше них. R.Sperry предположил, что определенное месторасположение в сетчатке тесно связано с определенным месторасположением в tectum. Раздражители, расположенные над лягушкой, будут стимулировать вентральные RGCs. Однако после глазной инверсии эти вентральные RGCs несут «цитохимические метки» дорсальных RGC и будут связываться с мозгом как дорсальные RGC. Таким образом, лягушка воспринимает стимулы, расположенные над ней, как стимулы расположенные под ней и прыгают в неверном направлении.
Молекулярные механизмы, лежащие в основе топографии
Молекулярная природа таких «цитохимических меток» постепенно раскрывается. Градиенты лигандов, ингибирующие рост аксонов, идентифицированы в tectum, тогда как комплементарные градиенты рецепторов для этих лигандов экспрессируются RGC аксонами. В частности обнаружено два лиганда высококонсервативного
Eph семейства рецепторных тирозин киназ в optic tectum. Несмотря на то, что их ранжированная экспрессия имеет сходную схему, т.е. наибольшая экспрессия определяется в заднем optic tectum и постепенно снижается ближе к передней части, более тонкие различия могут указывать, как такое высокоспецифичное позиционирование достигается при аксонной иннервации. В tectum
ephrin-A5 экспрессируется с относительно высокой крутизной градиента и почти полностью снижает экспрессию (downregulated) при приближении к midtectal области, тогда как
ephrin-A2 экспрессируется с небольшой крутизной градиента и достигает передних областей. В сетчатке рецептор для этих репульсивных лигандов –
EphA3 – активно экспрессируется главным образом в височной части сетчатки и его экспрессия снижается по направлению к назальной части сетчатки. Таким образом, аксоны височной части, иннервирующие переднюю часть optic tectum, экспрессируют больше рецепторов и требуют меньше лигандов для того, чтобы вызвать терминирование в ткани-мишени. Аксоны, назальной части сетчатки экспрессируют небольшое число рецепторов и, следовательно, требуют более высокого уровня лиганда для завершения пути аксона. В результате более назальные аксоны растут через задний tectum, где присутствуют более высокие концентрации лиганда, тогда как височные аксоны избегают заднего tectum путем увеличения градиента репульсивных молекул (РИС.3)
Ретиногеникулокортикальный (retinogeniculocortical) путь у млекопитающих
Второй основной зрительный путь направлен на
боковое коленчатое ядро (lateral geniculate nucleus – LGN) – слоистую структуру таламуса, получающую вход из противоположного зрительного поля. Таким образом, правое LGN получает вход из назальной половины левой сетчатки и височной половины правой сетчатки. Каждый слой зрелого LGN содержит позиционно картированный вход из одного глаза, так что соседние слои получают вход из противоположных глаз. Удивительно то, что RGCs реакция на топографически идентичные координаты в зрительном поле проецируется точно на то же место в LGN, но в разные специфические для глаза слои (РИС.4)
Как устанавливается специфичность слоев? На ранних этапах развития вход RGC в LGN не является слой-специфичным и аксоны ганглиозных клеток из каждого глаза смешиваются. Распределение терминалей аксонов RGC в разные слои LGN опосредуется зависимыми от активности конкурирующими механизмами. RGCs в развивающейся сетчатке, еще до формирования функциональных фоторецепторов, обладают спонтанной активностью. Волны активности быстро распространяются через RGC слой, так что соседние RGC возбуждаются почти синхронно. Блокирование таких спонтанных волн или стимулирование RGC синхронности может предотвращать формирование специфических для глаза слоев в LGN. Точно также, если на ранних стадиях развития удалить один глаз, то оставшийся глаз будет посылать аксоны во всё LGN. Таким образом, паттернированая активность, происходящая независимо в каждом глазу, вызывает слой-специфическую сегрегацию аксонов через конкурирующий механизм, свидетельствуя в пользу идеи о том, что «cells that fire together wire together».
Первичная зрительная кора
Нейроны в LGN, получающие синаптический вход из сетчатки посылают свои аксоны в слой 4 ипсилатеральной
первичной зрительной коры (РИС.4) После первичной иннервации LGN входы сегрегируют на правый и левый специфические для глаза участки в результате зависимой от активности конкуренции между аксонами представляющими каждый глаз. Также, как и развитие связей в LGN, образование
глазодоминантных колонок (ocular dominance columns) зависит от различных временных паттернов активности сетчатки.(Колонки – это вертикально расположенные ряды нейронов, проходящие через слои корковых клеток). Блокирование нейральной активности или стимуляция синхронности ганглиозных клеток сетчатки в обоих глазах нарушают формирование глазодоминантных колонок.
Информация в зрительной коре также разделяется в соответствии с ориентацией стимулов.
Ориентационные колонки (orientation columns) в коре сначала формируют «мягкоработающую» (low-contrast) карту, в которой чувствительность к разным ориентирам разделяется нечетко. Однако перед образованием глазодоминантных колонок (ocular dominance column) эти ориентационные колонки полностью отрегулированы (tuned), так что соседние области в коре становятся чувствительными к сходным angles of stimulus orientation. Однако в отличие от глазодоминантных колонок оказалось, что ориентационно-селективные колонки развиваются нормально в отсутствии зрительного стимула. Формирование глазодоминантных колонок может быть блокировано подавлением активности в зрительной коре, подтверждая, что взаимодействия в коре способствуют закладке этих колонок.
По мере развития зрительная кора усовершенствует сегрегацию зрительной информации в своих составных частях приводя к повторяющемуся паттерну сложных функциональных единиц называемых
гиперколонками (hypercolumns) (Гиперколонки или модули – локальный участок зрительного поля, отвечающий за все попадающие на него стимулы) (РИС.4). Гиперколонки содержат не только ориентационно-селективные колонки и глазодоминантные колонки (или колонки доминантности глаза), но и третью систему колонок, называемых blobs (капли или пятна), получающие информацию о цвете объекта. Эти функциональные субъединицы совершенствуются посредством механизмов, зависимых от активности. В первичной зрительной коре видимый объект сортируется на информацию, касающуюся формы, движения и цвета. Формирование синаптических связей между нейронами в разных слоях в пределах первичной зрительной коры, а также связей между разными зрительными кортикальными областями, вероятно, способствует reassemblу зрительного образа, поскольку мы не видим простые паттерны форм и цветов, а видим цельное изображение зрительного образа.
Заключение
Развитие зрительной системы позвоночных происходит после серии индуктивных событий преимущественно из эктодермальной ткани. Нейральная сетчатка появляется в результате эвагинации боковой стенки передней нервной трубки, а хрусталик и роговица образуются их эктодермы, покрывающей глазной пузырь. Аксоны, исходящие из RGCs, направляются от сетчатки через зрительный нерв к зрительному перекресту и в конечном итоге к своим мишеням в центральной нервной системе. Эти мишени поддерживают топографическую карту входов сетчатки и отвечают за высокоуровневую обработку зрительной информации. На ранних этапах топографические карты, сформированные в областях обработки зрительной информации, очень приблизительны и для совершенствования этих карт используются зависимые от активности механизмы (activity-dependent mechanisms). И, наконец, зависимые от активности механизмы контролируют разделение зрительной информации на составные части, которые разделяютяс в первичной зрительной коре.
См. также обзор:
Jochen Graw - THE GENETIC AND MOLECULAR BASIS OF CONGENITAL EYE DEFECTS. Nature Reviews Genetics 4,11,Р. 876 -888 (2003) (Рис.5-8 из этой статьи)
Dowling JE (1987) The Retina, An Approachable Part of the Brain. Cambridge, MA: Harvard University Press
Fini EM, Strissel KJ and West-Mays JA (1997) Perspectives on eye development. Developmental Genetics 20: 175–195.
Graw J (1996) Genetic aspects of embryonic eye development in vertebrates. Developmental Genetics 18: 181–197.
Kandel ER, Schwartz JH and Jessell TM (1991) Principles of Neural Science, 3rd edn. East Norwalk, CT: Appleton and Lange.
Mason CA and Sretavan DW (1997) Glia, neurons, and axon pathfinding during optic chiasm development. Current Opinion in Neurobiology 7: 647–653.
Oliver G and Gruss P (1997) Current views on eye development. Trends in Neuroscience 20: 415–421.
Shatz CJ (1996) Emergence of order in visual system development. Proceedings of the National Academy of Sciences of the USA 93: 602–608.
