Точные импульсы синего света позволили исследователям создать ритм в 40 Гц гамма-диапазоне в сенсорной коре головного мозга мышей. У мышей этот ритм в мозгу можно обнаружить по слабым вибрациям усов.
Результаты предлагают первое прямое доказательство того, что волны в коре головного мозга влияют на ощущение и внимание. Прежде неврологи в течение многих лет спорили, играет ли ритм важную роль, или же это всего лишь побочный продукт мозговой деятельности.
Joshua Siegle из Массачусетского технологического института заявил: «Вместо того чтобы соотнести гамма-ритмы с изменениями в поведении, что исследователи делали в прошлом, мы приняли решение напрямую контролировать клетки, которые их производят».
«Многие считали, что этот эксперимент не удастся, но к нашему удивлению, мы поняли, что при определенных условиях мы можем сделать супер-мышь», — сказал Christopher Moore, профессор неврологии в Университете Брауна и старший автор исследования.
В частности, для своего эксперимента ученые использовали методы оптогенетики для генерации гамма-ритма, управляя тормозными интернейронами в сенсорной коре головного мозга мышей. Эта часть мозга контролирует способность мышей обнаруживать слабые ощущения с помощью своих усов.
«Другая часть мозга обрабатывает более сильные и внушительные ощущения», — считает Moore.
Первичная сенсорная кора головного мозга позволяет животным обращать внимание на более тонкие ощущения.
Исследователи подтвердили, что мыши иногда производят 40 Гц гамма-ритмы в их сенсорной коре головного мозга. Мыши этим ритмом могут обнаруживать слабые колебания. Гипотеза ученых заключалась в том, что гамма-ритмы стимулированных нейронов подавляют передачу ощущений сообщений по пирамидальным нейронам коры головного мозга со структурированной периодичностью.
«Это не удивительно, что синхронизированные вспышки активности могут лучше передавать сигналы, так же как синхронное хлопанье толпы людей будет громче, чем случайные хлопки», — утверждает Siegle.
Одним из ключевых последствий результата для неврологии является то, что структурирование обработки восприятия важнее, чем просто скорострельность нейронов в сенсорной коре головного мозга. Мыши стали лучше чувствовать не потому, что нейроны активизировались, а потому что был установлен временной ритм.
Moore признал, что он по-прежнему оставляет открытыми важные вопросы. Точный механизм, посредством которого гамма ритмы влияют на обработку ощущений и внимание не выявлен, это только гипотеза.
«То, что мы показываем, как это ни парадоксально, работает для усиления пороговых раздражителей, возможно, за счет характерных стимулов», — сказал он. «Это именно то, что вы ожидаете от механизма, который мог бы нести ответственность за избирательное внимание в мозгу».
ПОДРОБНЕЕ В НАУЧНОЙ СТАТЬЕ:
Siegle, Joshua H; Pritchett, Dominique L; Moore, Christopher I (2014) Gamma-range synchronization of fast-spiking interneurons can enhance detection of tactile stimuli // Nature Publishing Group.
