Вчені: 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.

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.

"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 оден 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.