Scientific American (США): мозжечок — маленький мозг, который делает большие дела

Примерно два столетия научное сообщество пребывало в заблуждении, что мозжечок нужен исключительно для того, чтобы контролировать двигательный аппарат. Однако в последние десятилетия ситуация начала меняться: исследователи раскрыли роль этой структуры в когнитивной деятельности, эмоциональной обработке информации и социальном поведении. Кстати, латинское слово cerebellum так и переводится: «маленький мозг» — и к тому же на него приходится половина нейронов мозга.

Стойкий интерес к мозжечку продемонстрировал французский физиолог Мари-Жан-Пьер Флуранс (Marie Jean Pierre Flourens, 1794-1867). Флуранс удалил мозжечок у голубей и обнаружил, что способность двигаться птицы сохранили, однако равновесие потеряли. На основе этих наблюдений он пришел к выводу, что мозжечок отвечает за координацию движений. «Так появилась на свет аксиома: мозжечок участвует в координации движений, — объясняет Камран Ходаха (Camran Khodakhah), нейробиолог из Медицинского колледжа Альберта Эйнштейна. — Поэтому свидетельства его роли в других процессах долгие годы в расчет не брались».

Одно из самых убедительных доказательств более обширной роли мозжечка появилось около двух десятилетий назад, когда Джереми Шмахманн (Jeremy Schmahmann), невролог Центральной клинической больницы штата Массачусетс, описал когнитивно-аффективный синдром, обнаружив у пациентов с поврежденным мозжечком поведенческие отклонения — в том, что касается нарушения абстрактного мышления и контроля над эмоциями. С той поры по этой теме ведутся масштабные разработки. Так, нейровизуализационные исследования продемонстрировали, что мозжечок участвует в познавательных механизмах и контроле над эмоциями, а исследования на животных показали, среди прочего, что эта область играет ключевую роль в нормальном развитии социальных и когнитивных способностей. Исследователи также связывают сбои в работе мозжечка с алко- и наркозависимостью, аутизмом и шизофренией.

И хотя многие из этих находок пролили свет на важную роль мозжечка, связанную как с вознаграждением, так и с социальным поведением, как именно работает нейронный механизм, пока объяснить не удалось. Новое исследование, опубликованное на этой неделе в журнале «Сайенс» (Science), гласит, что эти два процесса могут контролироваться прямой связью мозжечка с вентральной областью покрышки, одним из ключевых центров удовольствий. «Эта работа описывает схему, как мозжечок участвует в контроле социального поведения и обработке сигналов вознаграждения, — комментирует Джули Фиез (Julie Fiez), нейробилог-когнитивист из Университета Питтсбурга, в исследовании не участвовавшая. — Думаю, это действительно интересно».КонтекстSlate: Все, что вы знаете о мозге, вероятно, ошибочноSlate.fr13.10.2018Yle: синдром приобретенного дефицита внимания — не приговорYle17.01.2019Die Welt: что делает космос с мозгом астронавтовDie Welt05.11.2018

Ходаха, один из авторов исследования, занимался ролью мозжечка в координации движений, пока, просматривая сведения о грантах, не наткнулся на литературу о немоторных функциях этого отдела. Заинтригованный связями мозжечка с такими отклонениями как аутизм и алко- и наркозависимость, он решил выяснить, может ли он напрямую взаимодействовать с вентральной областью покрышки, которой ранее приписывали связь с данными расстройствами.

Более ранние исследования на мышах, проведенные в его лаборатории, намекали на неожиданные связи между мозжечком и другими частями мозга. В частности, при исследовании мозговых цепей, лежащих в основе дистонии — расстройства движения, вызывающего неконтролируемые сокращения мышц — команда Ходахи обнаружила, что мозжечок при управлении сложными движениями напрямую связан с подкорковыми ядрами (которые участвуют в таких функциях как движение, мотивация и поощрение). Ранее считалось, что для координации таких действий две области мозга сообщаются через кору, область, ответственную за задачи высшего порядка, такие как планирование и принятие решений. «Это и подтолкнуло нас к тому, чтобы рассмотреть прямые манипуляции мозжечка, связанные с другими структурами мозга», — объясняет Ходаха.

Чтобы исследовать связь мозжечка с вентральной областью покрышки, команда Ходахи сначала ввела в клетки мозжечка мышей вирусы герпеса — они выступают в роли мобильных стражей, перепрыгивая через синапсы (крошечные промежутки между клетками мозга) и неся флуоресцентные метки. В ходе эксперимента отмеченные светящимися маркерами нейроны были выявлены в вентральной области покрышки — что свидетельствует о ее прямой связи с мозжечком. Затем при помощи оптогенетики — метода, позволяющего ученым «включать» и «выключать» отдельные клетки нейронной цепи — ученые продемонстрировали, что стимуляция нейронов мозжечка может активировать клетки вентральной области покрышки.

Затем команда проверила, может ли эта схема как-то влиять на механизмы вознаграждения, либо регулировать социальное поведение. Стимулируя этот путь с помощью оптогенетики, они обнаружили, что мыши отдают предпочтение некоторым клеткам на разграфленной доске. Активировав данную цепь, ученые также заставили грызунов держаться светлых отсеков — хотя в природе они ведут ночной образ жизни и предпочитают темные места. «Результаты показывают, что этот нейронный путь может быть как-то связан с формированием зависимости», — объясняет Ходаха. По его словам, этот эксперимент широко использовался для изучения наркозависимости у животных — и планируются дальнейшие исследования. В ходе предстоящего эксперимента мышам будет предложен кокаин — чтобы установить, может ли подавление цепи между мозжечком и вентральной областью покрышки как-либо влиять на формирование зависимости.

Когда исследователи провели подобные эксперименты на мышах с использованием трех взаимосвязанных камер, они сделали любопытное открытие. К мышам подселили знакомое животное, которое поместили в отсек, называемый «социальной камерой», рядом с которым располагалось пустое отделение — т. н. «предметная камера». Так вот, мыши предпочитали проводить время именно «социальной камере». Но когда связь мозжечка с вентральной областью покрышки дезактивировали при помощи оптогенетики, это предпочтение прекратилось. Такое же поведение наблюдалось в опыте с животными, пораженными аутизмом.

При этом примечательно, что стимуляция этой цепи не увеличила общение грызунов с незнакомым животным. По мнению авторов исследования, из этого следует, что эта нейронная связь не обязательно усиливает социальное поведение, но делает неодушевленные объекты столь же привлекательными, как взаимодействие с окружающими. «Это исследование наиболее четким образом демонстрирует, что мозжечок задействован в контроле немоторных функций высокого уровня», — объясняет Эгидио Д’Анджело (Egidio D’Angelo), нейрофизиолог из Университета Павии в Италии. В самом исследовании он не участвовал, однако написал к нему сопроводительный комментарий. «Однако эта работа проведена на мышах — а теперь остается проверить, так ли будет с людьми».

Шмахманн, в исследовании также не участвовавший, отмечает, что результаты подтверждают существование цепи, о которой ученые впервые заговорили несколько десятилетий назад. «Меня крайне обрадовало это исследование, — говорит он. — Это важнейший стройматериал для продолжающихся попыток разгадать роль мозжечка в познании и эмоциональных реакциях».

По словам Ходахи, дальнейшее исследование цепи «мозжечок — вентральная область покрышки» может помочь ученым в лечении различных заболеваний, таких как алко- или наркозависимость или аутизм. Цепью можно управлять при помощи таких методов как транкраниальная магнитная стимуляция или глубокая стимуляция мозга. Однако чтобы эти вмешательства стали реальностью, нужны дополнительные исследования. В настоящий момент команда Ходахи планирует опробовать некоторые из этих методов на мышах.

«Сейчас по-настоящему захватывающее время для исследования мозжечка, — считает Ходаха. — Полагаю, уже в ближайшие несколько лет мы узнаем, что мозжечок играет выдающуюся роль в немоторных функциях, таких как когнитивная и эмоциональная обработка».

Диана Квон — журналистка со степенью магистра неврологии Университета Макгилла (Монреаль, Канада). Живет в Берлине, пишет о здоровье и медико-биологических науках.

Источник: inosmi.ru

Ещё новости

Вы можете оставить комментарий, или ссылку на Ваш сайт.

по ссылке

liratrav.ru

Видеосъемка москва

Модная видеосъёмка самых значимых событий. Заказывайте

directstudio.ru


Оставить комментарий

Вы должны быть авторизованы, чтобы разместить комментарий.