Нейроны в мозге "советуются" друг с другом, установили ученые



Нейроны центра движения в мозгах человека и обезьян «советуются» друг с другом и обмениваются информацией о положении и состоянии разных мускулов конечностей, за работу которых они отвечают, что позволяет им принимать быстрые решения при внезапном изменении состояния окружающей среды, заявляют биологи в статье, опубликованной в журнале Nature.

Стивен Скотт (Stephen Scott) 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.

Источник

«Это нормально не знать ответы на все вопросы. Лучше признавать свое невежество, чем верить в ответы, которые могут быть неправильными. Притворство что мы знаем все, закрывает дверь для понимания что же там на самом деле»

Нил Деграсс Тайсон

Научный подход на Google Play

Файлы

Глобальное будущее 2045. Конвергентные технологии (НБИКС) и трансгуманистическая эволюция

Происхождение человека и половой отбор

Головоломки проблемы сознания: концепция Дэниела Деннета

Забавное евангелие