Нейроны, расположенные глубоко в мозге, не только помогают инициировать движения, но и активно подавляют их с удивительной точностью, установили исследователи из Базельского университета и Института биомедицинских исследований имени Фридриха Мишера (Швейцария). Результаты исследования, значимые для лучшего понимания таких неврологических расстройств как болезнь Паркинсона, описаны в статье, опубликованной в журнале Nature.
Любое движение, которое совершает человек, задействует разные процессы в мозге. Ключевую роль здесь играет глубоко расположенная область мозга — базальные ядра (ганглии). Долгое время считалось, что выходной сигнал базальных ядер действует в основном как тормоз, подавляющий нежелательное поведение. Но авторы новой работы продемонстрировали на примере мышей, что определенные нейроны в базальных ганглиях принимают высокоточные решения о том, когда разрешить конкретное движение, а когда пресечь. В совокупности эти динамические сигналы определяют время движения.
Полученные результаты ставят под сомнение устоявшееся мнение о том, что базальные ганглии контролируют движения, постоянно подавляя двигательные центры в мозге и лишь на короткое время «снимая тормоз», когда движение разрешено. Авторы отмечают, что эта модель не подходит для описания сложных движений, например, тех, что участвуют в скоординированных действиях рук и кистей.
Исследование посвящено т.н. ретикулярной формации черной субстанции (Substantia Nigra pars reticulata, SNr) — основной выходной станции базальных ганглиев, которая посылает сигналы двигательным центрам в стволе головного мозга. Ученые установили, что нейроны в этой области не просто активируются, чтобы подавить движение. Вместо этого они демонстрируют высокодинамичные паттерны активности, точно синхронизированные с выполняемыми движениями. Во время сложных поведенческих реакций нейроны SNr многократно переключаются между повышенной и пониженной активностью, и у каждого нейрона свой паттерн. Таким образом, сложное поведение может формироваться из отдельных движений, управляемых сигналами «вперед» и «стоп».
Полученные результаты дают представление о том, как мозг контролирует даже самые незначительные движения с помощью тонкой настройки активации и торможения, что меняет представление о моторном контроле. Это имеет большое значение для медицины: при таких заболеваниях, как болезнь Паркинсона или хорея, баланс нарушается, что вызывает трудности с началом движения. Поняв, как базальные ядра координируют нормальные движения, можно будет разработать целенаправленные методы лечения для случаев, когда эта система выходит из строя.
