Ученые узнали, зачем мозжечку ингибирование сигналов

Ученые узнали, зачем мозжечку ингибирование сигналов

Специалисты Института нейронаук им. Макса Планка во Флориде (США) выявили, какую роль в работе мозжечка играют ингибирующие клетки молекулярного слоя – интернейроны. По их данным, они чрезвычайно важны для обеспечения регуляции движений, координации и усвоения двигательного навыка. Результаты исследования были опубликованы 16 августа на сайте учебного заведения.

Мозжечок – это анатомически уникальный отдел мозга, который играет важную роль в развитии моторных навыков и контроле движений. Несмотря на свои малые размеры (около 10% мозга), он вмещает почти половину от общего количества нейронов – примерно 50 миллиардов. Мозжечок получает множество сигналов из самых разных областей мозга, обрабатывает информацию и передает ее далее посредством лишь одного типа специализированных нейронов – они называются клетками Пуркинье. Эти клетки принимают два разных типа уже хорошо изученных возбуждающих сигналов, а также менее понятный ученым подавляющий сигнал, участвующий в управлении движением и способствующий моторному научению. В новой работе специалистам удалось узнать, зачем мозжечку этот загадочный сигнал.

В клетки Пуркинье поступают сигналы, с помощью которых поддерживается нормальная координация движений. Если человек совершает ошибку при движении, например, спотыкается, мозжечку одновременно поступает еще один сигнал, оповещающий о необходимых изменениях в действии, – он содержит информацию об ошибке при движении и ослабляет синаптические связи между параллельными волокнами и клетками Пуркинье, в результате чего меняется поведение и осуществляется обучение. Изменение в силе синаптических связей, т.н. пластичности, и стало предметом экспериментов ученых. Они произвели электрическую стимуляцию мозжечка, смоделировав одновременную передачу возбуждающих сигналов с информацией о движении и сигнала об ошибке при движении, тем самым симулировав процесс обучения. Проанализировав реакцию клеток Пуркинье, они активировали ингибирующее интернейроны с помощью оптогенетики и провели серию экспериментов. Оказалось, что без ингибирования синаптическое ослабление становится ярко выраженным, а активация интернейронов приводит к полному изменению пластичности, поскольку синаптические связи укрепляются вследствие ингибирования. При этом важной оказалась степень воздействия на интернейроны – при слабом воздействии изменений в пластичности не последовало. Кроме того, ученые провели еще один эксперимент, в котором посредством активации интернейронов было продемонстрировано «забывание» моторного навыка на примере вестибулоокулярного рефлекса.

Таким образом, исследователям удалось установить, что ингибирование помогает в значительной степени расширить круг возможных реакций клеток на поступающие сигналы о внешних стимулах. Обучение оказалось не простым состоянием – либо обучение происходит, либо нет, – но сложной системой, в которой возможны самые разные вариации состояний, таких как, например, «узнать много» и «усвоить, но плохо».

Материалы по теме:

Ученые узнали, почему препарат от рака яичников действует не на все опухоли
Австралийская группа исследователей нашла способ определить, какие пациенты будут реагировать на мощные препараты от рака яичников (ингибиторы PARP), а какие – нет. Исследование возглавляли профессор Клэр Скотт и доктор Ольга Кондрашова. Результаты работы были опубликованы сегодня на официальном сайте Научно-Исследовательского Института ...
Цельные зерна важны для профилактики диабета 2 типа
Исследовательская группа из Технологического Университета Чалмерса в Швеции пришла к выводу, что цельные зерна помогают предотвратить развитие диабета 2 типа. Работа проводилась под руководством профессора Рикарда Ландберга. Статья с описанием процесса эксперимента появилась на официальном сайте учебного заведения 4 сентября. ...
Овощи для сердца и мозга. Какие дары природы полезны больше других?
Говорят, что овощи полезны для сердечно-сосудистой системы. А как конкретно они работают? И какие из них особенно полезны, а какие — нет? Ответ на этот вопрос дает большое исследование, опубликованное австралийскими учеными в журнале «Nutrients». Они «перетрясли» практически все предыдущие исследования по этой ...
Разнообразие информации помогает лучше ее запоминать
Группа нейробиологов установила, что улитки лучше запоминают сильно различающиеся друг от друга объекты. Специалисты проводили эксперименты в Университете Сассекса. Результаты их исследования были опубликованы сегодня в журнале Communications Biology. Мозг улиток в сотни раз проще, чем мозг человека. Однако существуют ...

Добавить комментарий

Войти с помощью: 

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Яндекс.Метрика