Как мозг контролирует движения

Исследователи из Медицинского института Говарда Хьюза и Института Аллена провели масштабную работу по определению карты нейронов, которые контролируют движения мышей из коры головного мозга. Они определили два типа клеток, одни из которых планируют активность, а другие ее выполняют. Исследование опубликовано в журнале Nature.

По словам руководителя работы Карела Свободы (Karel Svoboda), для достижения результата нейрофизиологам пришлось применить новый подход, комбинируя в сотрудничестве два вида исследований. В одной лаборатории сотрудники составляли карту выбранной структуры мозга, отслеживая в путанице отростков пути следования нейронов. В другой их коллеги определяли экспрессии генов в каждой клетке области. Они использовали технологию секвенирования одноядерных РНК для анализа молекулярного состава.

Выбирая для исследования участок мозга, ученые остановились на неокортексе — как структуре, контролирующей когнитивные функции. Они сосредоточились на передней боковой моторной коре (ALM), так как она ответственна за тактические решения при передвижении. В результате они получили транскриптомы (совокупность всех молекул РНК, образующихся в результате экспрессии генов), относящиеся к каждому из 23 822 нейронов. Это достижение дало ученым понять, какие из генов включаются в каждой клетке. Они определили 133 группы клеток, имеющие общие транскриптомы.

Классификация типов клеток в коре, основанная на экспрессии генов / ©Nature

С другой стороны, исследователи выделили две группы нейронов в ALM, основываясь на их превосходящем по отношению к другим клеткам размере, которые выходят далеко за пределы этого участка мозга. Одна группа соединяется со стволом, а другая — с таламусом, центральным коммутатором в мозге.

Измеряя активность нейронов с учетом их транскриптомов во время выполнения мышью заданий на передвижение, ученые определи функции обеих групп клеток. Одни из них — те, что следовали в таламус — «планировали» будущие движения, другие — те, что присоединялись к стволу мозга — вызывали запланированные действия.

По словам авторов, их исследование дает базу для определения всего разнообразия типов клеток в коре головного мозга мышей. С полученными результатами классификация может значительно ускориться.

Ранее исследователи из Института Стоуэрс (США) открыли новый вид нейронов, который назвали навигационным. По словам авторов, эти нейроны отвечают за формирование связей в обонятельной системе мозга в первые дни жизни индивида.

Для того, чтобы быть в курсе новостей в сфере науки, подписывайтесь на наш Telegram-канал.