Согласно исследованию, опубликованному сегодня в eLife, исследователи по-новому взглянули на нейронные процессы, лежащие в основе движения и обучающего поведения.
Исследования на крысах показывают, как кора головного мозга, отвечающая за обработку информации, влияет на базальные ганглии, которые контролируют двигательное поведение и обучение с подкреплением. Это может проложить путь к лучшему пониманию того, почему определенные симптомы возникают при движении и поведенческих расстройствах при обучении.
Большие сети нейронов составляют мозг животных и людей. Когда возникают проблемы с нейронами в определенной области, это может повлиять на наши движения и привести к таким состояниям, как болезнь Паркинсона, которые влияют на правильную функцию базальных ганглиев.
«В базальных ганглиях есть четыре области: полосатое тело, бледный шар, субталамическое ядро и черная субстанция», – объясняет ведущий автор Фуюки Карубе, доцент лаборатории нейронных цепей Высшей школы мозговых исследований Университета Дошиша, Япония. «Хотя мы уже понимаем нейронные цепи между этими областями, мы до сих пор не знаем, почему некоторые симптомы возникают при болезни Паркинсона и других расстройствах, влияющих на движение.”
Бледный шар состоит как минимум из двух типов нейронов, один из которых в основном связан со стриатумом, а другой – с субталамическим ядром. Оба типа нейронов получают сигналы от стриатума и субталамического ядра. В этом исследовании Карубе и его команда попытались понять, как контролируется деятельность этих нейронов.
Глядя на нейроны в двигательных областях коры головного мозга у крыс, они визуализировали аксоны – нитевидную часть нейрона, которая переносит импульсы от тела клетки к другим клеткам. Они обнаружили, что первичные и вторичные моторные области образуют функциональные синаптические связи в бледном шаре – области, которая ранее не была известна как входная площадка базальных ганглиев.
«Мы наблюдали значительную плотность корковых входов на бледном шаре», – говорит старший автор Фумино Фудзияма, главный исследователь лаборатории нейронных схем, Высшая школа науки о мозге Университета Дошиша. “Активация кортикальных аксонов возбудила некоторые, но не все нейроны в этой области. Например, мы видели, что нейроны, отправляющие выходные данные в полосатое тело, получали корковые входы чаще, чем те, которые отправляли выходные данные в субталамическое ядро.”
Эти данные свидетельствуют о том, что кора головного мозга может напрямую контролировать деятельность нейронов бледного шара в зависимости от типа нейрона. «Многие исследователи ранее показали важность кортикальной проекции на субталамическое ядро, называемой гиперпрямым путем, при болезни Паркинсона», – добавляет Карубе. «Мы предполагаем, что пропущенный вход коры головного мозга в бледный шар, который мы определили в нашем исследовании, может быть сопоставим с этим путем.
“В настоящее время необходима дальнейшая работа, чтобы увидеть, существуют ли аналогичные кортико-паллидальные выступы у более крупных организмов, таких как приматы и люди. Это могло бы улучшить наше понимание нервных процессов, лежащих в основе моторного поведения, и того, как на них можно повлиять при определенных расстройствах.”