Coloanele corticale sunt deja definite şi pe deplin funcţionale înainte de naştere datorită activităţii electrice spontane a talamusului embrionar, arată un studiu efectuat de Institutul de Neuroştiinţe al Consiliului Naţional Spaniol de Cercetare din Alicante (CSIC).
Departe de a fi o simplă staţie de releu, talamusul conduce formarea coloanelor corticale funcţionale şi a hărţii somatotopice concomitente în cortexul imatur încă, înainte ca experienţa senzorială externă să fie o sursă eficientă de informaţii.
În special, talamusul face acest lucru prin generarea şi transmiterea de tipare a activităţii spontane (numite valuri) la cortexul în curs de dezvoltare. Descoperirea a fost făcută la rozătoare, într-o regiune specială şi extinsă a cortexului lor somatosenzitiv: cortexul barilului. Această zonă conţine reprezentarea muşchiilor botului care sunt, pentru rozătoare, echivalenţi senzorial cu mâinile noastre.
Toată suprafaţa corpului uman este reprezentată în cortexul cerebral într-o bandă transversală localizată la partea exterioară a emisferelor cerebrale: cortexul somatosenzitiv. Fiecare regiune a corpului ocupă în această bandă o prelungire distinctă în funcţie de utilizarea şi de sensibilitatea acesteia. Mâinile şi buzele, pe care oamenii se bazează cel mai mult, ocupă cea mai mare zonă. Astfel, reprezentarea 3D a acestei hărţi formează homunculul senzitiv cunoscut.
Similar cu o hartă cartografică, fiecare regiune reprezentată a corpului în cortexul somatosenzitiv este conectată la suprafaţa corpului corespunzătoare datorită căilor neuronale care păstrează o relaţie topografică strictă de-a lungul sistemului nervos.
În această cale, talamusul, o structură profundă a creierului care se află sub cortex, joacă un rol-cheie prin transmiterea informaţiilor periferice către cortex fără a pierde corespondenţa punct-la-punct.
Folosind această precizie extraordinară, putem distinge care punct al corpului nostru primeşte un stimul extern şi are o hartă bine definită a periferiei. O astfel de topografie exactă constituie baza simţului tactil şi este esenţială pentru supravieţuirea speciei.
Cum se organizează neuronii cortexului somatosenzitiv în timpul dezvoltării pentru a îndeplini aceste funcţii? Neuronii din această regiune a creierului, ca şi în restul cortexului cerebral, sunt asamblaţi în coloane, aşezate una lângă celălaltă, ca şi cum ar fi cărămizile unei construcţii.
Până acum era necunoscut modul în care aceste structuri coloanale devin corespondenţi funcţionali ai regiunilor îndepărtate ale periferiei. Deşi unele studii au evidenţiat rolul factorilor genetici de a forma coloane iniţiale, majoritatea cercetărilor din ultimul deceniu au subliniat că această dispoziţie este realizată ca rezultat al experienţei senzoriale în timpul vieţii postnatale.
Acum, studiul realizat de cercetătorii spanioli , arată cum coloanele corticale sunt deja definite şi pe deplin funcţionale înainte de naştere datorită activităţii electrice spontane a talamusului embrionar.
”Datele noastre arată că modelele embrionare a activităţii electrice a talamusului organizează arhitectura hărţii somatosenzitive corticale. Dezvoltarea acestei hărţi implică apariţia unor coloane corticale funcţionale în embrioni , antrenate de activitate sub formă de valuri care se propagă spontan prin talamus. Noi susţinem că acest tipar de activitate care are loc în timpul etapelor embrionare pregăteşte zonele corticale şi circuitele pentru primirea informaţiilor din simţuri după naştere”, explică cercetătorul CSIC, Guillermina López-Bendito, citată de sciencedaily.com.
Cercetătorii subliniază faptul că, deoarece undele talamice nu sunt unice pentru simţul tactil ci sunt răspândite şi la alte simţuri, cum ar fi vederea sau auzul, principiile de cartografiere corticală descrise în această lucrare sunt probabil împărtăşite şi de celelalte simţuri .
Acest mecanism implicat în formarea hărţilor senzoriale pe care cercetătorii le-au descoperit la rozătoare poate fi extrapolat la oameni, deoarece organizarea cortexului este conservată evolutiv între specii.
Activitatea spontană a talamusului nu este ceva circumstanţial, ci conţine informaţii importante pentru construirea creierului în timpul dezvoltării embrionare ceea ce demonstrează existenţa acestor hărţi înainte de naştere, mai afirmă autorii cercetării.
Rezultatele studiului indică şi faptul că activitatea talamică spontană în timpul fazei embrionare este esenţială pentru dezvoltarea normală a creierului, definind ceea ce în neurobiologie se numeşte o perioadă critică, adică o perioadă de timp în care modificările plastice sunt posibile, dar după care modificările ar fi ireparabile.
În afară de evidenţierea unui mecanism nou pentru reglementarea dezvoltării creierului, cum ar fi modelul activităţii embrionare intrinsecă într-o structură subcorticală, această cercetare poate avea rezultate pe termen lung şi în înţelegerea anumitor patologii. De exemplu, în unele tulburări de dezvoltare neuronală, cum ar fi autismul sau Sindromul X fragil , în care modificările structurii corticale sunt asociate cu alterarea procesării senzoriale.
