Ученые: Нейроны центра движения в мозге советуются друг с другом
Об этом заявляют биологи в статье, опубликованной в журнале Nature.
Стивен Скотт из Университета Квинс в городе Кингстон (Канада) и его коллеги пришли к такому выводу, проанализировав активность нейронов в центре движения макак-резусов, к плечу и локтю которых ученые прикрепили устройство, мешавшее обезьянам попасть в цель.
В рамках этого эксперимента обезьяны должны были дотронуться до предмета-мишени и не убирать руку с нее в течение трех секунд для получения награды.
"Победе" примата активно мешало устройство на его плечах и локтях, которое поворачивало руки обезьяны в случайном направлении. Это позволило ученым проследить за тем, как нервная система макак реагировала на "волюнтаристские" движения рук.
Считается, что центр движения в коре головного мозга - так называемая прецентральная извилина - управляет сознательным, то есть произвольным, движением конечностей.
В этой зоне расположены так называемые нервные клетки Беца, окончания которых тянутся до тех зон спинного мозга, к которым прикрепляются мотонейроны, непосредственно управляющие мускулатурой тела.
Оказалось, что только 7% нервных клеток используются в режиме эксклюзивного контроля движения плеча или локтя. Большинство нейронов центра движения активировалась одновременно при движении плеча или локтя - это свидетельствуют о том, что нервные клетки действуют сообща, а не порознь.
В статье отмечается, что нервная система очень быстро реагирует на неожиданные движения - время реакции на раздражитель колебалось от 50 до 100 миллисекунд.
При этом, видимая реакция самих мускулов "запаздывает" примерно на 8-20 миллисекунд, что значительно меньше, чем уходит на передачу сигнала в случае сознательных движений - 60 миллисекунд.
Ученые проверили свои выводы при помощи схожего эксперимента на добровольцах из числа людей. Биологи прикрепили к их черепу специальные электроды, которые стимулировали нейроны центра движения, и наблюдали за движением рук подопытных.
В случае, если произвольные движения рук добровольцев совпадали с электрической стимуляцией, обратный сигнал был "мощнее", чем арифметическая сумма отдельных импульсов.
Как отмечается в статье, такое поведение нейронов возможно только в том случае, если оба сигнала передаются и обрабатываются одними и теми же клетками - иными словами, два похожих сигнала накладываются друг на друга и взаимно усиливаются.
Скотт и его коллеги полагают, что такая быстрая реакция и высокая скорость передачи объясняется тем, что нейроны в центре движения постоянно обмениваются информацией друг с другом, что ускоряет поиск оптимального решения и передачу сигнала обратно, в мотонейроны спинного мозга.