Как мозг приобретает новые моторные навыки? Новое исследование, опубликованное сегодня (9 февраля) в научном журнале Science Advances , проливает свет на недавно обнаруженную мозговую цепь, которая может наделить нас этой замечательной способностью.
Как кора взаимодействует с полосатым телом
Кора головного мозга образует внешний слой нашего мозга и в конечном итоге выполняет несколько задач, участвуя во всем, от языка и познания до памяти и произвольных действий. Вы используете его сейчас, чтобы прочитать это предложение. Но он действует не один, а создает обширные связи со многими другими областями мозга.
«Нас особенно интересовали два основных типа клеток коры, известные как нейроны IT (внутримозговые) и PT (пирамидные пути)», — сказал Николас Моргенштерн, первый автор этого исследования, которое проводилось в группе, возглавлявшей в то время Руи Коста, Фонд Шампалимо, Лиссабон, Португалия. «И клетки IT, и PT посылают сигналы из коры в другую область, расположенную глубже в мозгу, называемую полосатым телом. Эти «корково-полосатые» связи (т. е. соединения коры с полосатым телом) очень важны для двигательного обучения и были вовлечены в двигательные расстройства, такие как болезнь Паркинсона».
Именно здесь появляется третий главный персонаж нашей истории: шиповидные проекционные нейроны (SPN), которые составляют 95% нейронов полосатого тела. С SPN напрямую контактируют как IT, так и PT клетки. «Мы хотели понять различные роли клеток IT и PT в этой цепи мозга , которая так важна для двигательного обучения и поведения».
Пролить свет на мозг, чтобы открыть новые пути
Чтобы лучше понять эти корково-стриарные связи, авторы использовали технику, присутствующую в наборе инструментов (почти) каждого нейробиолога: оптогенетику, метод управления активностью клеток с помощью света. Как объяснил Моргенштерн, «мы генетически сконструировали ИТ- или РТ-клетки у мышей, что позволило нам независимо активировать эти типы клеток с помощью оптогенетики и измерить их различное влияние на SPN в полосатом теле».
Используя этот подход, при регистрации активности нейронов in vitro авторы обнаружили новый корково-стриарный путь. На этом пути появился четвертый основной игрок: полосатые холинергические интернейроны (ChI). Действуя как «посредник» в ретрансляции из трех человек, ChI в стриатуме получают входные данные от PT-клеток и, в свою очередь, возбуждают SPN. «Мы обнаружили, что PT-клетки предпочтительно соединяются с ChI, которые косвенно активируют SPN», — сказал Моргенштерн.
Используя фармакологические методы, авторы смогли точно показать, как ХИ возбуждают СПН. При активации нейронами PT ChI выделяют нейротрансмиттер, называемый ацетилхолин (ACh). Нейротрансмиттеры — это химические мессенджеры, которые передают сигналы от одной клетки к другой. Когда ХИ высвобождают АХ, они вызывают возбуждение СПН в нервных волокнах соседних клеток.
