Давні зорові шляхи пояснюють перехресні зв’язки мозку

05 листопада 2026 р. 14:33

05 листопада 2026 р. 14:33

Поширений факт про мозок хребетних — права півкуля керує лівою половиною тіла, а ліва — правою — може бути не «хитрою адаптацією», а історичним спадком. Таку гіпотезу висунули два нейробіологи з Університету Міннесоти в статті, опублікованій у журналі Frontiers in Neuroanatomy, про яку розповідає Sci.News .

Що саме перехресне в нашому мозку

Автори роботи, Мартін В. Весендорф (Martin W. Wessendorf) та Деніел Делай Ван (Daniel Delie Wang), нагадують: у людини права моторна кора контролює спинномозкові мотонейрони, які рухають кінцівки з лівого боку тіла. Водночас права сторона кори головного мозку переважно отримує сенсорну інформацію про ліву половину тіла і ліву частину зовнішнього світу.

Подібна контралатеральна (перехресна) організація давно привертала увагу анатомів і фізіологів. Починаючи щонайменше з робіт Сантьяго Рамона-і-Кахаля, пропонувалися різні пояснення її «корисності» для виживання. Однак, за словами авторів, майже ніхто не аналізував її еволюційну історію як цілісну систему.

Пошук витоків у різних груп хребетних

Весендорф і Ван проаналізували десятиліття порівняльних досліджень мозкових схем у риб, амфібій, рептилій, птахів і ссавців, відстежуючи, які види мають які перехресні шляхи. Їхній головний висновок: найдавнішою перехресною системою є зорові шляхи.

У всіх описаних видів хребетних — від міног і міксин до людини — є оптична хіазма , місце, де перехрещуються зорові волокна. Сигнали з кожного зорового поля надходять до протилежного оптичного тектума — ділянки середнього мозку, яка у ссавців відома як верхній горбок чотиригорбкового тіла (superior colliculus).

На цій підставі дослідники роблять висновок, що останній спільний предок усіх хребетних уже мав і оптичну хіазму, і перехресно організований оптичний тектум.

Як інші системи «підлаштувалися» під зорову карту

Інші перехресні шляхи, за даними авторів, з’явилися пізніше. Шляхи дотику та болю до таламуса, а також тектоспінальний і руброспінальний тракти (рухові шляхи від середнього мозку до спинного) ймовірно вже існували в останнього спільного предка чотириногих хребетних — тетраподів.

Головний шлях від кори до спинного мозку — кортикоспінальний тракт — виявився унікальним для ссавців, хоча подібні проєкції описані й у деяких птахів. На думку дослідників, перехресна зорово-просторова карта в оптичному тектумі стала «шаблоном»: оскільки тектум також отримує сигнали дотику й слуху та надсилає рухові команди, інші сенсорні й моторні системи вирівнювалися з уже наявною схемою.

Коли приблизно 165 мільйонів років тому з’явилися ссавці, багато головних шляхів уже були перехресними. Теоретично не перехресна неокора була б можливою, але для цього довелося б або додати кілька додаткових перехресть, або радикально переробити вже існуючі схеми.

Таке «перекладання проводки» підвищило б так звані витрати на проводку: уповільнило б роботу системи, збільшило б енергоспоживання або і те, й інше. Найекономнішим варіантом для неокори було «вписатися» в уже перехресну організацію.

Чому це не виглядає як спеціальна адаптація

Додатковий аргумент авторів — варіативність кортикоспінального тракту в різних видів. У кіз та слонів він двобічний, а в їжаків і кротів переважно не перехресний. Це, на думку дослідників, свідчить, що саме перехресність цього шляху не є сильною перевагою, яку жорстко відбирає природний добір.

У статті також розглядаються шість попередніх гіпотез: що перехресні зв’язки механічно зміцнюють нервову систему, допомагають краще переносити ушкодження, вирішують «інженерну» задачу керування рухом до цілі або відображають давнє скручування тіла в еволюції. Кожна з них, за висновком авторів, має слабкі місця. Наприклад, топологічний аргумент про необхідність перехресть для збереження просторових карт передбачав би, що всі шляхи з картами мають перехрещуватися, а це не так.

Гіпотеза та її перевірка

Весендорф і Ван підкреслюють, що їхня ідея — саме гіпотеза. Вони пропонують низку перевірюваних передбачень. Серед них — пошук у кембрійських скам’янілостях ранніх хребетних слідів оптичного тектума та хіазми, а також з’ясування, чи мають крокодили та широкий спектр птахів перехресні шляхи від переднього мозку (теленцефалону) до спинного мозку.

Ще один напрям — порівняння ефективності перехресної «проводки» з правдоподібними неперехресними альтернативами: чи справді нинішня схема енергетично та функціонально вигідніша за інші можливі варіанти.

На думку авторів, еволюція зазвичай «консервативна»: вона не вигадує з нуля, а перебудовує вже наявні структури, шляхи та механізми. Тому організація зорової системи, зокрема оптичного тектума, могла задати принципи, яких мусили дотримуватися сенсорні й моторні шляхи, що виникали пізніше.

У підсумку вони пропонують дивитися на перехресну організацію не як на спеціальну адаптацію, а як на наслідок того, що «еволюція — це інженер, який будує з того фундаменту й матеріалів, що вже є під рукою».

Наука