Вы когда-нибудь задумывались, что происходит в мозгу, когда мы двигаемся вправо или влево? Большинство людей этого не делают; они просто делают это, не задумываясь об этом. Но это простое движение на самом деле контролируется сложным процессом.
В новом исследовании ученые обнаружили недостающую часть сложной нервной сети, необходимой для поворотов налево и направо. Открытие было сделано исследовательской группой, состоящей из доцента Джареда Крегга, профессора Оле Кина и их коллег с кафедры неврологии Копенгагенского университета.
В 2020 году Оле Кин, Джаред Крегг и их коллеги определили «руль мозга» — сеть нейронов в нижней части ствола мозга, которая управляет движениями вправо и влево при ходьбе. Однако в то время им было неясно, как эта право-левая цепь контролируется другими частями мозга, такими как базальные ганглии.
«Теперь мы обнаружили новую группу нейронов в стволе мозга, которая получает информацию непосредственно от базальных ганглиев и контролирует право-левую цепь», — объясняет Оле Кин.
Со временем это открытие может помочь людям, страдающим болезнью Паркинсона. Исследование опубликовано в журнале Nature Neuroscience .
Базальные ганглии расположены глубоко в мозгу. Уже много лет известно, что они играют ключевую роль в контроле над добровольными движениями.
Много лет назад ученые узнали, что, стимулируя базальные ганглии, можно влиять на движения правой и левой руки у мышей. Они просто не знали как.
«Во время ходьбы вы уменьшите длину шага правой ноги перед поворотом направо и левой ноги перед поворотом налево. Недавно обнаруженная сеть нейронов расположена в части ствола мозга, известной как PnO. Именно они получают сигналы от базальных ганглиев и регулируют длину шага, когда мы совершаем поворот, и таким образом определяют, движемся ли мы вправо или влево», — объясняет Джаред Крегг.
Таким образом, исследование дает ключ к пониманию того, как мозг производит эти абсолютно необходимые движения.
В новом исследовании ученые изучали мозг мышей, поскольку их ствол очень похож на ствол мозга человека. Таким образом, исследователи рассчитывают найти аналогичную право-левую цепь в человеческом мозге.
Болезнь Паркинсона вызвана недостатком дофамина в мозге. Это влияет на базальные ганглии , и исследователи, ответственные за новое исследование, считают, что это приводит к неспособности активировать право-левую цепь ствола мозга.
И это имеет смысл, если посмотреть на симптомы, которые испытывают люди с болезнью Паркинсона на поздней стадии заболевания: им часто трудно поворачиваться при ходьбе.
В новом исследовании ученые изучили это на мышах с симптомами, напоминающими симптомы людей с болезнью Паркинсона. Они создали так называемую модель Паркинсона, удаляя дофамин из мозга мышей и таким образом вызывая у них двигательные симптомы, аналогичные тем, которые испытывают люди, страдающие болезнью Паркинсона.
«Эти мыши испытывали трудности с поворотом, но, стимулируя нейроны PnO, мы смогли облегчить трудности с поворотом», — говорит Джаред Крегг.
Используя глубокую стимуляцию мозга, ученые в конечном итоге смогут разработать аналогичную стимуляцию для людей. Однако в настоящее время они не могут стимулировать клетки человеческого мозга так же точно, как на мышах, где они использовали передовые оптогенетические методы.
«Нейроны в стволе мозга находятся в беспорядке, и электрическая стимуляция, которая является типом стимуляции, используемым при глубокой стимуляции мозга человека, не может отличить клетки друг от друга. Однако наши знания о мозге постоянно растут, и в конечном итоге мы возможно, мы сможем начать рассматривать целенаправленную глубокую стимуляцию мозга людей», — заключает Оле Кин.
Исследователи использовали оптогенетику для стимуляции сети нейронов в ПНО (мостовое ретикулярное ядро, оральная часть). Короче говоря, оптогенетика — это метод генетической модификации определенных клеток мозга, чтобы сделать их светочувствительными и, следовательно, восприимчивыми к световой стимуляции.
Когда исследователи активировали свет, мыши , которые раньше были способны поворачивать только налево, теперь могли ходить по прямой и поворачивать направо.
