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:

Пренатальная депрессия влияет на темперамент младенцев
Дородовая материнская депрессия сильно влияет на темперамент будущего ребенка. К такому выводу пришел доктор Йоко Номура после завершения своей научной работы. Результаты исследования японского ученого были опубликованы сегодня на онлайн-портале Wiley. Период внутриутробного развития является одним из наиболее критических периодов для ...
Токсикоз полезен?
Токсикоз полезен? Миф или правда. Говорят, учёные доказали: токсикоз сохраняет беременность, таким образом организм очищается и создаёт лучшие условия для развития ребёнка. Так зачем же врачи направляют с токсикозом в больницу? Отвечает профессор, заведующий кафедрой акушерства и гинекологии с курсом перинатологии РУДН Виктор Радзинский: —  Ранний токсикоз (возникает в первые недели беременности и заканчивается ...
Частое употребление пищи, богатой холестерином, повышает риск заболеваний сердца
Группа ученых Северо-Западного университета (США) сообщила, что частое употребление яиц, красного мяса и иных продуктов с высоким содержанием холестерина может повышать риск сердечно-сосудистых заболеваний и смерти. Тем не менее, полностью отказываться от яиц они не рекомендуют. О новом исследовании они рассказали ...
Предложен метод предотвращения рака у больных с воспалением ЖКТ
Специалисты Института биомедицинских исследований (IRB Barcelona) выявили ранее неизвестный механизм, который участвует в развитии рака толстой кишки, связанного с воспалением. Новые данные могут помочь разработать методы лечения этой болезни. Результаты исследования были представлены сегодня на сайте учебного заведения. Ежегодно рак ...

Добавить комментарий

Войти с помощью: 

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

Яндекс.Метрика