Ученые открыли механизм передачи информации между разными областями мозга
Ученые из Израиля нашли механизм, отвечающий за передачу информации между разными областями мозга, 25 мая сообщает Мedicalxpress.
В начале 20 века ученые открыли медленные и быстрые восходящие и нисходящие сигналы, которые впоследствии были названы «мозговыми волнами». С тех пор мозговые волны интенсивно изучаются в контексте их участия в обработке и передаче информации между различными областями мозга.
В здоровом мозге изменение интенсивности волн наблюдалось в контексте широкого спектра когнитивной деятельности, такой, как память и обучение. Кроме того, многие исследования показали, что изменения интенсивности и частоты волн указывают на эпилепсию, аутизм или нейродегенеративные заболевания, такие, как болезнь Паркинсона и болезнь Альцгеймера.
В настоящее время известно, что мозговые волны выражают синхронизированную активность десятков тысяч нервных клеток (нейронов), поэтому нормальное увеличение интенсивности волны выражает синхронизированную активность различных групп нейронов с целью передачи информации. Но почему и как эти волны способствуют правильной передаче информации в мозг?
Этому ключевому вопросу посвящено новое исследование, проведенное докторантом Талом Далалом в лаборатории профессора Рафи Хаддада из Многопрофильного исследовательского центра Гонды (Гольдшмида) в Университете Бар-Илан в Израиле. В исследовании ученые изменили уровень синхронизации в области мозга, которая передает информацию. Затем они исследовали, как это повлияло на передачу информации и как область мозга, которая получила информацию, поняла ее.
Исследование было сосредоточено на обонятельной системе или обонянии, которое характеризуется высокой интенсивностью мозговых волн. Особый тип нейронов в этой области отвечает за создание синхронизированной активности мозговых волн. Чтобы увеличить или уменьшить синхронизацию, исследователи использовали оптогенетику, метод, который позволяет включать и выключать нейронную активность подобно выключателю, путем проецирования световых вспышек на мозг. Таким образом можно включать или выключать активность синхронизирующих нейронов, чтобы исследовать, как изменение синхронизированной активности многих нейронов в одной области влияет на передачу информации в следующую область, которая считывает информацию.
Исследователи обнаружили, что увеличение синхронизации нейронов в восходящей области мозга, которая передает информацию, привело к значительному улучшению передачи и обработки информации в нижестоящей области. И наоборот, когда синхронизация была снижена, представление информации в нисходящей области было нарушено.
Также произошло неожиданное открытие. «Мы были удивлены, обнаружив, что активация нейронов, индуцирующих синхронию, также вызвала снижение общего уровня активности в вышестоящей области, поэтому мы ожидали, что меньше информации будет передано в нижестоящую область. Восходящая область синхронизируется и компенсирует общее снижение активности и даже улучшает передачу информации», — пояснил Далал.
Из чего сделали вывод о важности синхронизированной активности мозга для передачи и обработки информации. Когда тысячи нейронов синхронизированы, передача информации в мозг осуществляется более мощно и надежно, по сравнению с ситуацией, когда активность асинхронна, и каждый нейрон работает независимо от группы. Далал говорит, что это можно сравнить с демонстрацией десятков тысяч человек на площади по сравнению с демонстрантами, разбросанными по разным местам. Сила совместной и синхронизированной деятельности огромна по сравнению с независимой, несинхронизированной деятельностью.
Исследование Далала и профессора Хаддада предлагает новые возможности лечения нейродегенеративных заболеваний. Вполне возможно, что в будущем аномальную активность мозга можно будет скорректировать посредством специфической стимуляции определенных нейронов, такой, как вспышки света, используемые для манипуляции в этом исследовании, чтобы восстановить синхронизацию до уровня, необходимого для нормальной активности мозга.
