Біологи: нейрони центру руху в мозку радяться один з одним
Нейрони центру руху в мозку людини та мавп "радяться" один з одним і обмінюються інформацією про положення та стан різних м'язів кінцівок, за роботу яких вони відповідають, що дозволяє їм приймати швидкі рішення при раптовій зміні стану навколишнього середовища.
Про це заявляють біологи в статті, опублікованій в журналі Nature, повідомляють "Новини європейської України".
Стівен Скотт з Університету Квінс в місті Кінгстон (Канада) та його колеги прийшли до такого висновку, проаналізувавши активність нейронів в центрі руху макак-резусів, до плеча і ліктя яких вчені прикріпили пристрій, що заважав мавпам влучити в ціль.
В рамках цього експерименту мавпи мали торкнутися до предмета-мішені і не прибирати руку з нього протягом трьох секунд для отримання нагороди, повідомляють "Новини світу науки і технологій".
"Перемозі" примата активно заважав пристрій на його плечах і ліктях, який повертав руки мавпи у випадковому напрямку. Це дозволило вченим простежити за тим, як нервова система макак реагувала на "волюнтаристські" рухи рук.
Вважається, що центр руху в корі головного мозку – так звана прецентральна звивина – керує свідомим, тобто довільним, рухом кінцівок.
У цій зоні розташовані так звані нервові клітини Беца, закінчення яких тягнуться до тих зон спинного мозку, до яких прикріплюються мотонейрони, що безпосередньо керують мускулатурою тіла.
Виявилося, що лише 7% нервових клітин використовуються в режимі ексклюзивного контролю руху плеча або ліктя. Більшість нейронів центру руху активувалася одночасно при русі плеча або ліктя – це свідчить про те, що нервові клітини діють спільно, а не порізно.
У статті наголошується, що нервова система дуже швидко реагує на несподівані рухи – час реакції на подразник коливався від 50 до 100 мілісекунд.
При цьому, видима реакція самих м'язів "запізнюється" приблизно на 8-20 мілісекунд, що значно менше, ніж іде на передачу сигналу в разі свідомих рухів – 60 мілісекунд.
Учені перевірили свої висновки за допомогою схожого експерименту на добровольцях з числа людей. Біологи прикріпили до їх черепа спеціальні електроди, що стимулювали нейрони центру руху, і спостерігали за рухом рук піддослідних.
У разі, якщо довільні рухи рук добровольців збігалися з електричною стимуляцією, зворотний сигнал був "потужнішим", ніж арифметична сума окремих імпульсів.
Як зазначається у статті, така поведінка нейронів можлива тільки в тому разі, якщо обидва сигнали передаються і обробляються одними і тими ж клітинами – іншими словами, два схожі сигнали накладаються один на одного і взаємно посилюються.
Скотт і його колеги вважають, що така швидка реакція і висока швидкість передачі пояснюється тим, що нейрони в центрі руху постійно обмінюються інформацією один з одним, що прискорює пошук оптимального рішення і передачу сигналу назад, в мотонейрони спинного мозку.