De ce controlează creierul partea opusă a corpului: o ipoteză evoluționistă
Organizarea încrucișată a sistemului nervos, prin care o emisferă cerebrală controlează partea opusă a corpului, este una dintre trăsăturile fundamentale ale neuroanatomiei. Martin Wessendorf, neurobiolog și profesor asociat emerit la Universitatea din Minnesota, împreună cu Daniel Wang, cercetător în neuroștiință cognitivă și boli neurodegenerative, analizează în Frontiers in Neuroanatomy mai multe circuite neuronale contralaterale la animalele cu patru membre și propun o ipoteză nouă despre originea lor evolutivă.
Punctul de plecare îl constituie informația vizuală. Cristalinul ochiului inversează imaginea pe retină, astfel încât ceea ce se află în dreapta noastră formează o imagine pe partea stângă a retinei și invers. Nervul optic transportă această informație către chiasma optică, unde fibrele responsabile de câmpul vizual drept sunt separate și direcționate către jumătatea stângă a creierului, iar procesul se repetă oglindit pentru câmpul vizual stâng.
Intrările vizuale ajung, printre altele, la o structură veche numită tectum optic, denumită la mamifere coliculul superior. Aceasta se află în mezencefal și generează răspunsuri rapide la ceea ce vedem. Informația din fiecare câmp vizual este cartografiată pe partea opusă a tectumului optic, iar în straturile sale profunde sunt reprezentate și senzațiile fizice. Structura există la toate speciile de vertebrate, ceea ce sugerează că este printre cele mai vechi formațiuni neuroanatomice.
Cercetătorii analizează apoi două căi nervoase care transmit senzațiile fizice din cea mai mare parte a corpului. Ambele traversează linia mediană a sistemului nervos central și par să fie prezente la toate speciile de tetrapode. Calea coloanelor dorsale mediază atingerea ușoară, vibrațiile și poziția corpului; urcă prin coloana dorsală a măduvei spinării, se conectează la un alt neuron și traversează linia mediană în trunchiul cerebral. Deși peștii nu au această cale, ea a fost observată la amfibieni, păsări, mamifere și reptile.
Calea spinotalamică transportă informația despre durere, mâncărime și unele forme de atingere. Spre deosebire de prima, traversează linia mediană chiar în măduva spinării, apoi urcă și transmite informația senzorială către talamus. O cale spinotalamică organizată contralateral a fost găsită la păsări, mamifere, reptile și chiar la unii pești cartilaginoși, precum rechinii și razele.
Autorii examinează și trei căi contralaterale care controlează mușchii scheletici. Calea tectospinală mediază răspunsuri la stimuli vizuali, auditivi și tactili: dacă, aflându-ne la marginea unei treceri de pietoni, vedem din colțul ochiului un autoturism care se apropie, ne întoarcem spre el. Componenta motorie pornește din cele mai profunde straturi ale tectumului optic și proiectează axoni către măduva spinării de pe partea opusă. Calea rubrospinală, considerată a facilita controlul membrelor, pornește din nucleul roșu al mezencefalului și proiectează tot către măduva spinării contralaterală.
Calea corticospinală, care la oameni permite controlul motor fin, este un caz special. La majoritatea mamiferelor, ea pornește din cortexul cerebral și modulează informația somestezică. La primate și la alte câteva specii dexterice, proiectează către partea măduvei spinării care controlează mușchii, permițând astfel controlul fin al degetelor. În ambele cazuri, calea traversează linia mediană a creierului, ceea ce sugerează că oamenii au obținut controlul motor fin preluând un circuit a cărui funcție ancestrală era controlul somestezic.
Luând toate acestea în considerare, cercetătorii propun că vechile căi vizuale au orientat sistemul nervos central spre o organizare contralaterală, cel puțin la tetrapode. Deoarece toate vertebratele actuale au atât o chiasmă optică, cât și un tectum optic organizat contralateral, ei consideră că peștii fără maxilar din perioada cambriană, care au trăit acum aproximativ 538–486 de milioane de ani, aveau ambele structuri. Ipoteza ar putea fi testată prin examinarea rămășițelor fosilizate ale craniilor lor.
Întrucât evoluția este conservatoare în inovațiile sale și păstrează adesea structurile existente, organizarea sistemului vizual ar fi putut defini principiile după care s-au structurat căile senzitive și motorii apărute ulterior. Autorii sugerează astfel că organizarea contralaterală nu a apărut neapărat ca adaptare, ci pentru că evoluția construiește cu fundația și materialele de care dispune.
