Кластер нейронов, известный как базальные ганглии, является центральным узлом, регулирующим широкий спектр рутинных моторных и поведенческих функций. Но когда передача сигналов в базальных ганглиях ослаблена или нарушена, могут возникнуть изнурительные движения и психические расстройства, включая болезнь Паркинсона, синдром Туретта, синдром дефицита внимания с гиперактивностью (СДВГ) и обсессивно-компульсивное расстройство.
Несмотря на его центральную важность в управлении поведением, конкретные подробные пути, по которым информация течет от базальных ганглиев к другим областям мозга, остаются плохо обозначенными.
Теперь исследователи из Калифорнийского университета в Сан-Диего, Института Цукермана Колумбийского университета и их коллеги создали точную карту связи мозга из самого большого выходного ядра базальных ганглиев, области, известной как сетчатая часть черной субстанции, или SNr. Находки предлагают план архитектуры района, который выявил новые детали и удивительный уровень влияния, связанного с базальными ганглиями.
Результаты, подготовленные помощником научного сотрудника проекта Лорен МакЭлвейн и проведенные в лаборатории нейрофизики профессора Дэвида Кляйнфельда в Калифорнийском университете в Сан-Диего и лаборатории главного исследователя Института Цукермана Руи Коста, опубликованы 5 апреля в журнале Neuron.
Исследование устанавливает новое понимание положения базальных ганглиев в иерархии двигательной системы. По словам исследователей, недавно идентифицированные пути, появляющиеся на карте связности, потенциально могут открыть дополнительные возможности для вмешательства в болезнь Паркинсона и другие расстройства, связанные с базальными ганглиями.
«Имея в руках подробную схему цепей, мы можем теперь планировать исследования, чтобы определить конкретную информацию, передаваемую каждым путем, как эта информация влияет на нейроны ниже по течению, чтобы контролировать движение, и как дисфункция в каждом выходном пути приводит к различным симптомам заболеваний базальных ганглиев, “сказал МакЭлвэйн.
При поддержке NIH’s Brain Research through Advancing Innovative Neurotechnologies® (BRAIN) Initiative, исследователи разработали новый план работы на мышах, применив современный набор инструментов нейробиологии, который сочетает в себе методы генетики, отслеживания вирусов, автоматизированной микроскопической визуализации анатомии всего мозга и обработка изображений.
Результаты выявили новые удивительные взгляды на широту связей.
«Эти результаты являются примером того, как исследователи, поддерживаемые BRAIN Initiative, используют новейшие инструменты картирования мозга, чтобы фундаментально изменить наше понимание того, как организованы связи в цепях мозга», – сказал Джон Дж. Нгаи, директор инициативы NIH’s BRAIN.
В предыдущей работе подчеркивалось, что в архитектуре базальных ганглиев преобладает замкнутая петля с выходными проекциями, соединяющимися обратно с входными структурами.
Новое исследование показывает, что SNr транслируется даже на более низкие уровни двигательной и поведенческой системы. Это включает в себя большой набор областей ствола головного мозга с прямыми связями со спинным мозгом и моторными ядрами, которые контролируют мышцы через небольшое количество промежуточных соединений.
“Новые открытия под руководством доктора.
МакЭлвейн преподает важный урок моторному контролю “, – сказал Кляйнфельд, профессор Отделения биологических наук (Отдел нейробиологии) и Отделения физических наук (Отделение физики). «Мозг управляет движением не через иерархию команд, как« нейронные сети »беспилотных автомобилей, а через схему среднего менеджмента, которая управляет производительностью двигателя и информирует исполнительных планировщиков.”
Примечательно, что, по словам исследователей, нейроны SNr, которые проецируются на низкие уровни двигательной системы, имеют разветвленные аксоны, которые одновременно проецируются обратно в области мозга, ответственные за контроль и обучение более высокого порядка. Таким образом, недавно описанная связь нейронов SNr фундаментально связывает операции на высоких и низких уровнях мозга.
“Тот факт, что выходные нейроны определенных базальных ганглиев проецируются на определенные нижестоящие ядра мозга, но также передают эту информацию в высшие двигательные центры, имеет значение для того, как мозг выбирает, какие движения выполнять в конкретном контексте, а также на то, как он узнает, какие действия выполнять. “, – сказал Коста, профессор нейробиологии и неврологии Колумбийского колледжа врачей и хирургов Вагелос, а также директор и главный исполнительный директор Института Цукермана.
Меня тут пультовая охрана заинтересовала, мне кажется такая информация порадует и заинтересует очень многих. По этому, если вам это интересно, то стоит обязательно посмотреть.