В мозге есть группа нейронов, которая останавливает любое движение. Даже дыхание
Когда охотничья собака улавливает запах оленя, она замирает. То же самое может происходить и с людьми, которым необходимо сосредоточиться на выполнении сложной задачи.
Нейробиологи университета Копенгагена нашли в стволе мозга группу клеток, активация которых может полностью остановить движение. При активации этих клеток мышь замирает, как будто ее поставили на паузу. Когда активация прекращается, движение продолжается ровно из того же положения и в том же направлении. Это касается всех видов моторики от движения конечностей до дыхания.
«Мы обнаружили группу нервных клеток в среднем мозге, которые при стимуляции останавливают любое движение. Не только ходьбу, но и все вообще виды двигательной активности. Они даже заставляют мышей перестать дышать или дышать медленнее, а частота сердечных сокращений замедляется», — объясняет профессор Оле Кин, соавтор исследования.
«Особенность этих нервных клеток заключается в том, что после их активации движение приостанавливается. Это похоже на то, как если бы фильм был поставлен на паузу», — говорит Оле Кин.
Когда исследователи прекращали активировать эту группу нервных клетки, мыши начинали движение именно с того места, где оно остановилось. Точно так же, как нажатии кнопки «play».
«Этот "паттерн паузы и движения" уникален, он не похож ни на что, что мы видели раньше, не похож на другие формы движения или остановки моторики, которые изучали мы и другие исследователи. Обычно движение не начинается с того места, где оно остановилось, а начинается как бы заново, например, в другом направлении», — говорит Хайзеа Гони-Эрро, первый автор исследования.
Где в мозге находится «кнопка паузы»
Нервные клетки, на которые воздействовали исследователи, находятся в среднем мозге в области, называемой педункулопонтинным ядром (ППЯ). Эти клетки в отличии от других нервных клеток производят особый молекулярный маркер, называемый Chx10. ППЯ есть у всех позвоночных, включая человека. Поэтому, несмотря на то, что исследование проводилось на мышах, исследователи ожидают, что такая «постановка на паузу» подтвердится и у людей.
Можно было бы предположить, что это группа клеток среднего мозга активируется под влиянием страха. Большинство людей знакомы с феноменом «замирания», вызванного сильным страхом. Но ученые считают, что это не тот случай.
«Мы сравнили этот тип остановки движения с похожей остановкой, которую вызывает страх, и эти феномены не идентичны. Мы совершенно уверены, что наблюдаемая здесь остановка моторики не связана со страхом. Напротив, мы полагаем, что такая остановка связана к повышенной сосредоточенностью на сложной задаче», — говорит доцент Роберто Лейрас, соавтор исследования.
Симптомы болезни Паркинсона
Новое исследование может помочь нам понять некоторые механизмы развития болезни Паркинсона.
«Двигательная остановка» или замедление движения — один из основных симптомов болезни Паркинсона. Мы предполагаем, что при болезни Паркинсона происходит чрезмерная активация этих особых нервных клеток в ППЯ. Таким образом, исследование, которое в первую очередь было направлено на изучение фундаментальных механизмов, контролирующих движение в нервной системе, в конечном итоге может помочь нам понять причину некоторых симптомов при болезни Паркинсона», — заключает Оле Кин.
Исследователи использовали методы оптогенетики для стимуляции нервных клеток в стволе мозга. Оптогенетика — это биологический метод, который заключается в генетической модификации определенных клеток мозга, делающей их чувствительными к свету. Клетки, которые выявили нейробиологи у мышей, активировались именно вспышкой света. Это и позволило определить двигательную функцию этих клеток.