Виявлена нова функція мозочка
Незважаючи на свій невеликий розмір (всього 10% від усього обсягу мозку), мозочок містить у собі більше половини всіх нейронів головного мозку. Виходячи з цього, вчені і раніше розуміли, що «обчислювальна потужність» мозочка досить велика, але чомусь вважалося, що до свідомості ця частина мозку відносини практично не має. Але тепер нейрофізіологам вдалося виявити, що мозочок бере участь у роботі системи винагороди — одного з основних механізмів, що визначають нашу мотивацію і керують поведінкою.
Мозочок (cerebellum, малий мозок) — відділ головного мозку, розташований в задній частині черепної коробки, що забезпечує координацію рухів і рівновагу тіла.
І справді, перше, що кидається в очі при пошкодженні мозочка — це порушення рівноваги і координації рухів. Людям з порушеннями функції мозочка може бути складно розрахувати траєкторію, по якій потрібно провести руку, щоб взяти потрібну річ.
«У мозочку сконцентровано безліч нейронів. Однак інформація про мозочок практично не була інтегрована в загальну картину, що описує процес вирішення мозком різних завдань. І сталося це, в основному, через припущення, що мозочок бере участь виключно в моторній діяльності», — розповідає один з авторів нового дослідження Марк Вагнер (Mark Wagner) зі Стенфордського університету (Stanford University).
Більшість нейронів мозочка складаються з гранулярних клітин, число яких, як ми вже сказали, вище числа інших нейронів головного мозку. Через невеликий розмір і щільне розташування вивчати гранулярні клітини складно, тому мозочок і являє собою «білу пляму» для наукового світу.
Що показав експеримент?
Щоб з’ясувати, як мозочок управляє м’язами піддослідних тварин, команда вчених зі Стенфордського університету використала нову методику двофотонної кальцієвої візуалізації. Цей підхід дозволив дослідникам спостерігати за роботою гранулярних клітин у реальному часі. Для візуалізації застосовувався зелений флуоресцентний білок, що дозволяє в буквальному сенсі слова підсвічувати клітини в певні моменти їх життєдіяльності.
В ході експерименту лабораторні миші повинні були натискати лапою на важіль, після чого отримували винагороду – підсолоджену воду. Як і очікувалося, ряд нейронів активувався при русі лапою. Але раптово вчені відстежили і те, що при очікуванні мишею смачного розчину активується інша група нейронів, а після отримання солодощі вона «вимикається». Щоб перевірити, чи є ця активація реакцією на сенсорне сприйняття солодощі, вчені стали випадковим чином не давати розчин у відповідь на натискання важеля і з’ясували, що це активує ще одну групу гранулярних клітин. Змінюючи час між натисканням на важіль і кількість розчину і зіставляючи активацію різних груп нейронів з руховою активністю, дослідники переконалися, що активність декількох груп гранулярних клітин пов’язана не з рухами, а з реакцією на очікувану, отриману і неотриману нагороду.
Дві функції мозочка
Так стало ясно, що функції мозочка набагато ширше, ніж вважалося раніше, і це не тільки координація рухів, але і націленість на винагороду.
За словами дослідників, мозочок — це не єдина частина головного мозку, яка відповідає одночасно за дві функції. Так, наприклад, базальні ядра одночасно контролюють рухи і концентрацію уваги.
Звичайно, описані результати були отримані на мишах. І поки їх не вдалося повторити у дослідженнях за участю людей, про відтворюваність говорити рано. Однак мозочок вважається однією з найбільш древніх структур головного мозку. У різних видів хребетних він влаштований схожим чином, а значить, шанси, що у людей гранулярні клітини також беруть участь в роботі системи винагороди, досить великі.