Dzieci tuż po urodzeniu stale napotykają szereg bodźców zewnętrznych. W tym czasie określone typy neuronów dopiero zaczynają tworzyć “mapę zmysłów”. Stymulacja sensoryczna w pierwszych tygodniach życia jest niezbędna do stworzenia w mózgu sieci neuronowej, odpowiedzialnej za mapowanie doznań oraz umożliwiającej rozwój prawidłowych zachowań. Grupa nowojorskich naukowców z Weill Cornell Medicine dowiodła, że w tym okresie życia u myszy ma miejsce funkcjonalny rozwój wyspecjalizowanych komórek nerwowych, zwanych interneuronami. Odkrycie to sugeruje, że takie samo zjawisko może występować wśród ludzi, a dzięki stymulacji sensorycznej istnieje możliwość generowania prawidłowych odpowiedzi czuciowych i poznawczych w wieku dorosłym.
“Dla nas istotne było, aby zrozumieć jak i kiedy rozwijają się interneurony, ponieważ coraz więcej dowodów łączy ich nieprawidłową aktywność z poważnymi zaburzeniami, takimi jak autyzm i padaczka dziecięca. Jeżeli w pierwszych tygodniach życia nieprawidłowo rozwijają się sieci neuronowe, niezbędne do generowania reakcji na bodźce zmysłowe, mogą występować nieprawidłowe odpowiedzi na te bodźce, jak również zaburzenia w relacjach społecznych w dorosłym życiu.” – dr Natalia De Marco Garcia, współautorka badania
Myszy nie są w stanie poruszać wąsami bezpośrednio po urodzeniu. Matka i rodzeństwo poprzez dotyk stymulują odbieranie bodźców zewnętrznych przez zwierzę, dzięki czemu z czasem możliwe jest wysyłanie sygnału odbieranego przez wąsy do mózgu. Umiejętność poruszania nimi zostaje nabyta dopiero po rozwinięciu w mózgowiu interneuronów oraz połączeniu neuronów czuciowych i ruchowych, w celu “zmapowania” wąsów na określony obszar mózgu, łącząc odbieranie bodźców z ruchem mięśni.
W tym badaniu stymulację wąsów myszy przeprowadzono, nakierowując na nie podmuchy powietrza. Oceniano wówczas wewnętrzne oraz sensoryczne odpowiedzi interneuronów i komórek pobudzających za pomocą genetycznie kodowanego czujnika wapniowego. Korzystając ze specjalistycznej technologii obrazowania, zidentyfikowano obszary mózgu odpowiedzialne za otrzymywanie wiadomości o dotknięciu wąsów. Udowodniono, że stymulacja wąsów, czyli “odbieraczy” bodźców zewnętrznych u tych zwierząt wywołuje reakcję w interneuronach już w szóstym dniu po narodzeniu.
Następnie naukowcy przebadali myszy, które nie odbierały bodźców dotyku przez wąsy. W czasie, gdy dorastały, obszary mózgu odpowiedzialne za informacje sensoryczne odbierane z zewnątrz były takie same, jak w przypadku prawidłowo rozwijających się zwierząt. Jednakże dowiedziono, że miały one upośledzoną zdolność do rozróżniania tekstury za pomocą dotyku. To jednoznacznie wskazuje, że ich mózgi nie przetwarzały prawidłowo informacji sensorycznych.
“Wykazaliśmy, że zakłócenie rozwoju sieci sensorycznych w początkowym etapie życia doprowadziło do długotrwałych upośledzeń behawioralnych u myszy.” – dr Natalia De Marco Garcia, współautorka badania
Badanie to pozwala zrozumieć, jak mogą rozwijać się deficyty sensoryczno-poznawcze, w zaburzeniach pojawiających się podczas rozwoju ludzkiego układu nerwowego np. przy autyzmie (ASD). Wiele dzieci cierpiących na to schorzenie posiada upośledzoną zdolność do przetwarzania sygnałów dostarczanych przez narządy zmysłów do mózgu, przez co ich reakcja na bodźce dotykowe, słuchowe, ruchowe i wzrokowe znacząco odbiega od normy. Obecnie średni wiek, w którym rozpoznaje się ASD wśród ludzi datuje się na około czwarty rok życia, a zaburzenia te dotykają średnio jedno na blisko sześćdziesięcioro dzieci (dane dotyczą populacji USA). Identyfikacja pierwszych objawów, wskazujących, że u dziecka występuje autyzm, może znacznie zwiększyć szanse na jego prawidłowy rozwój.
