Соперничающие программы формируют развитие коркового сенсомоторно-ассоциативного (S-A) оси

Неокортекс организован вдоль доминирующей сенсомоторно-ассоциативной (S-A) оси, закрепленной модально-специфическими первичными сенсомоторными областями на одном конце и трансмодальными ассоциативными областями, формирующими распределенные сети, поддерживающие абстрактное познание, на другом. Механизмы развития, формирующие эту ось, остаются неясными. В настоящей работе мы представляем сходящиеся многовидовые данные в поддержку модели Multinodal Induction-Exclusion in Network Development (MIND), согласно которой картирование S-A определяется конкурирующими процессами индукции и исключения, управляемыми противоположными транскриптомно определенными программами идентичности, возникающими в разных узлах. Ключевые молекулярные и коннекционные особенности ассоциативных корков возникают посредством перицентральных программ, происходящих вокруг фронто-височных полюсов и частично регулируемых ретиноевой кислотой. Они продвигаются внутрь к центральным территориям наивного неокортекса вдоль фронто-височно поляризованных траекторий. Центральные программы индуцируются через взаимодействия между топографически разнесенными первичными сенсомоторными таламокортикальными входами и неокортексом, способствуя формированию первичных областей при одновременном исключении перицентральных программ. Под влиянием SATB2 и ZBTB18 эти эволюционно сохраняющиеся программы конкурируют за одну и ту же территорию и создают пространственную компартментализацию механизмов проводимости аксонов, клеточно-клеточной адгезии, сигнального пути ретиноевой кислоты, синаптогенеза, Wnt-сигнлинга и генов риска аутизма. В частности, PLXNC1 и SEMA7A проявляют антикоррелированную экспрессию и репульсивные функции в формировании кортико-кортикальной связности вдоль S-A оси. Эти процессы индукции и исключения устанавливают S-A равновесие и топографию, в которых первичные сенсомоторные области возникают как фокусные «островки» в более широком океане распределенных ассоциативных сетей. Модель MIND предоставляет объединяющую рамку для понимания экспериментальных, эволюционных и клинических явлений, выявляя индукцию и исключение как антагонистические комплементарные принципы, формирующие S-A ось и иерархии обработки информации.