Jak mózg determinuje zachowanie i funkcje motoryczne
Badania wykazały, że ciało prążkowane, zbiór neuronów w podkorowych zwojach podstawy, kontroluje precyzyjny czas potrzebny na ruch. Ciało prążkowane otrzymuje sygnały z wielu obszarów mózgu, ale wysyła sygnały wyjściowe tylko do innych części zwojów podstawy, odpowiedzialnych za kontrolę ruchów dobrowolnych, uczenie się przez procesy i ruch gałek ocznych. Osłabiające symptomy motoryczne kryjące się za chorobą Parkinsona wywołane są niedoborem dopaminy i innych neuromodulatorów powodujących dysfunkcję mikroobwodów prążkowiowych. Kiedy poziom dopaminy jest zbyt wysoki, wykonywane są ruchy mimowolne, a gdy jest zbyt niski, ruchy są trudne do wykonania. Naukowcy uczestniczący w finansowanym przez UE projekcie SELECT-AND-ACT (The role of striatum in selection of behaviour and motor learning - neuronal code, microcircuits and modelling) zbadali funkcję zwojów podstawy zlokalizowanych w ciele prążkowanym. W tym celu partnerzy przeanalizowali mikroobwody wielokomórkowe subpopulacji prążkowiowych. Wykorzystując ryby minogokształtne, szczury i naczelne jako modele eksperymentalne, naukowcy zbadali sygnały z kory mózgowej i wzgórza, a także sygnały modulacyjne z neuronów dopaminergicznych i histaminergicznych. Co ciekawe, utrzymana została podstawowa konstrukcja zwojów podstawy, które rozwinęły się około 560 milionów lat temu u pierwszych kręgowców. Większa złożoność doprowadziła do wyboru większej liczby modułów, z których każdy jest odpowiedzialny za pewien schemat zachowania. Do rejestrowania aktywności neuronów, a także do monitorowania reakcji synaptycznej na różne systemy sygnałowe wykorzystano elektrody przyssawkowe. Naukowcy wykazali, w jaki sposób aktywowane są konkretne podtypy neuronów – odpowiedzialne za podejmowanie decyzji o tym, jak poruszać się w danej sytuacji, uczenie się nowych strategii i formułowanie zwyczajowych procedur. Do integracji ogromnej ilości danych na poziomie komórek i systemów wykorzystano modelowanie matematyczne. Wiele poważnych zaburzeń psychicznych i neurologicznych, takich jak zespół nadpobudliwości z deficytem uwagi, schizofrenia, choroba Huntingtona i zaburzenia obsesyjno-kompulsywne, wiąże się z dysfunkcją zwojów podstawy. Wyniki badań SELECT-AND-ACT pomogą zrozumieć różne rodzaje objawów tych zaburzeń i ułatwią opracowanie określonych celów neurofarmakologicznych w terapii.
Słowa kluczowe
Ruch, ciało prążkowane, jądra podstawy, nauka, SELECT-AND-ACT
