У позвоночных каждая половина мозга управляет противоположной половиной тела и собирает с нее ощущения, даже инсульт в левом полушарии парализует правую руку и ногу. Ответ на вопрос, зачем эволюции понадобился такой «перекрестный» план, попытались дать нейробиолог из Университета Миннесоты Мартин Вессендорф и специалист по когнитивной нейронауке Дэниел Вонг, опубликовавшие статью в журнале Frontiers in Neuroanatomy.
Ключом к разгадке оказалось зрение. Хрусталик глаза проецирует окружающий мир на сетчатку в зеркальном порядке: все, что находится справа, отображается на левой части сетчатки. Зрительные нервы проводят эти сигналы через зрительный перекрест — место, где сходятся волокна обоих глаз, так что правая половина поля зрения достается левой стороне мозга.
Дальше информация попадает в оптический тектум — одну из древнейших структур среднего мозга, которая есть у всех позвоночных и отвечает за быстрые реакции на увиденное. У млекопитающих ее называют верхними бугорками четверохолмия. В глубоких слоях тектума зрительная карта соседствует с картой ощущений, поэтому перекрестным стало и осязание.
Более поздние нервные пути достраивались по этому же шаблону. Пути боли, прикосновений и положения тела переходят на противоположную сторону: одни — в самом спинном мозге, другие — в стволе мозга, расположенном над ним. По тому же принципу устроено управление мышцами: когда машина внезапно выезжает сбоку, повернуть голову в ее сторону помогает путь из глубоких слоев тектума к «чужой» половине спинного мозга.
Другой моторный путь начинается в красном ядре среднего мозга и тоже проводится на противоположную сторону, предположительно помогая управлять конечностями. Той же логике подчинены точные движения пальцев — люди, судя по всему, приспособили для них нервную цепь, которая у далеких предков обрабатывала ощущения.
В эволюции первым перекрестным механизмом было зрение, полагают авторы. Оно задало «правила игры» для всех последующих путей. «Мы предполагаем, что перекрестная организация не обязательно развивалась как приспособление: эволюция — это инженер, который строит из фундамента и материалов, имеющихся под рукой», — пишут Вонг и Вессендорф.
Перекрестное зрение, по их оценке, возникло у бесчелюстных рыб — древнейших позвоночных, населявших океаны в кембрийском периоде, 538-486 миллионов лет назад. Проверить гипотезу позволяют окаменелости: строение древних черепов может показать, были ли у этих рыб зрительный перекрест и оптический тектум. Пока же статья остается теоретической моделью, объединяющей данные о нервных путях современных позвоночных.
Ранее ученые выяснили, почему у некоторых людей мозг стареет быстрее.