Виявлено нову функцію мозку

Зелений флуоресцентний білок у клітинах мозочка дозволяє спостерігати за їх активністю в реальному часі.

Мозочок займає всього 10% обсягу головного мозку. При цьому він містить близько 50% нейронів останнього. Незважаючи на те, що «обчислювальна потужність» мозочка очевидно велика, вважалося, що до свідомості ця частина мозку відношення практично не має. Передбачалося, що мозочок допомагає нам, наприклад, підтримувати тіло у вертикальному положенні або дихати - тобто, займається організацією фізичних дій. Але тепер нейрофізіологам вдалося виявити, що мозочок бере участь у роботі системи винагороди - одного з основних механізмів, що визначають нашу мотивацію і керують поведінкою.

Це відкриття дозволяє припустити, що принцип роботи нейронів, що займають більшу частину мозку - так званих «гранулярних клітин» - відрізняється від наших про нього уявлень.

"У мозочку сконцентровано безліч нейронів. Однак інформація про мозочок практично не була інтегрована в загальну картину, що описує процес вирішення мозком різних завдань. І сталося це, в основному, через припущення, що мозочок бере участь виключно в моторній діяльності ", - розповідає один з авторів нового дослідження Марк Вагнер (Mark Wagner) зі Стенфордського університету (Stanford University).

Результати роботи були опубліковані у виданні Nature.

Мозочок знаходиться в задній частині головного мозку. Він об'єднаний безліччю зв'язків з моторною корою - областю, що займається плануванням і здійсненням довільних рухів, а також їх контролем. Існували непрямі свідчення того, що мозочок відіграє роль в організації когнітивних процесів, наприклад, мовної функції або концентрації уваги. Однак автори попередніх досліджень, присвячених гранулярним клітинам, пов'язували їх роботу виключно з моторною і базовою сенсорною функціями.

Дійсно, перше, що кидається в очі при пошкодженні мозку - це порушення рівноваги і координації рухів. Людям з порушеннями функції мозку може бути складно розрахувати траєкторію, за якою потрібно провести руку, щоб взяти потрібну річ.

Але в мозочку може йти і безліч інших процесів, оскільки загальна кількість гранулярних клітин мозочка - 60 млрд. Це більше, ніж кількість всіх інших нейронів головного мозку, разом узятих, що ускладнює вивчення даної області нервової системи.

Щоб з'ясувати, як мозочок керує м'язами піддослідних тварин, команда вчених зі Стенфордського університету використовувала нову методику двофотонної кальцієвої візуалізації. Цей підхід дозволив дослідникам спостерігати за роботою гранулярних клітин у реальному часі. Для візуалізації застосовувався зелений флуоресцентний білок, що дозволяє в буквальному сенсі слова підсвічувати клітини в певні моменти їх життєдіяльності.

Під час експерименту мишам як винагорода давали підсолоджену воду. Це відбувалося щоразу, коли тварини натискали на важіль. Вчені очікували, що гранулярні клітини почнуть світитися при виконанні рухів. Однак виявилося, що в мозочку також формується зв'язок між гранулярними клітинами і системою винагороди, активованою солодкою водою. Деякі клітини «вмикалися», коли миша натискала на важіль, а інші - коли вона чекала нагороду.

«Це було випадкове спостереження, на кшталт» вау, вони дійсно реагують на винагороду! «» - розповідає один з авторів роботи Ліцюнь Ло (Liqun Luo).

Звичайно, описані результати були отримані на мишах. І поки їх не вдалося повторити в дослідженнях за участю людей, про відтворюваність говорити рано. Однак мозочок вважається однією з найдавніших структур головного мозку. У різних видів хребетних він влаштований схожим чином, а значить, шанси, що у людей гранулярні клітини також беруть участь у роботі системи винагороди, досить великі.