Материалы портала «Научная Россия»

Как наш мозг управляет мышцами

Как наш мозг управляет мышцами
Ученые заглянули в мозг и смогли лучше понять, как особые нейроны управляют движениями руки. Они надеются помочь людям с параличом.

Ученые из Стенфордского университета (США) изучили, как мозг людей, больных боковым амиотрофическим склерозом (БАС) (нервное заболевание, постепенно приводящее к параличу), управляет их движениями. Они установили, что во время этого процесса группы нейронов работают сообща в сложных ритмах, чтобы послать сигнал мышцам, когда и куда двигаться. Об исследовании рассказывает NeuroScientistNews.

Исследование, основанное на лабораторных наблюдениях за животными, в корне меняет представление медиков о том, как моторные нейроны коры головного мозга управляют нашими движениями. Ведущий автор исследования Китан Пандаринат (Chethan Pandarinath) рассказал, что прежние эксперименты на животных показали: то, что кажется нам чересчур запутанным механизмом, проясняется, когда мы наблюдаем не за отдельными нейронами, а за целыми их группами как за динамической системой.

Ранее существовало две гипотезы, описывающие то, как специальные нейроны коры головного мозга управляют движениями. Согласно первой, эти нервные клетки активизируются в определенной последовательности, которые складываются в некоторую абстрактную команду, например, «протяни руку направо». Затем нейроны другой области мозга «переводят» эту инструкцию в мышечные сокращения, которые приводят руку в движение. Другая предполагала, что моторные нервные клетки мозга напрямую связаны с определенными мышцами нашего тела.

Но исследование на животных, проведенное в 2012 г., показало, что этот процесс гораздо сложнее: моторные нейроны мозга работают в рамках определенной схемы — так называемой динамической системы для выработки ритмов двигательной активности. Ученых в рамках исследования интересовали ритмические импульсы, направляемые к руке и то, как они приводят к сокращениям определенных мышц.

По словам доктора Кришны Шиноя (Krishna Shenoy), предыдущие исследования научного коллектива показали, что для этого группы нейронов скоординированы и «сотрудничают» друг с другом определенным образом. Это дало исследователям более глубокое понимание того, как мозг контролирует движения рук.

В ходе нового исследования ученые хотели понять, как этот процесс протекает в мозге людей с БАС, известной также как болезнь Лу Герига, при которой постепенно повреждаются двигательные нейроны и наступает паралич. В эксперименте принимали участие два человека: 51-летняя женщина и 54-летний мужчина. У женщины сохраняется подвижность пальцев и запястий, а мужчина мог владеть указательный пальцем одной руки. Они также тестируют разработку BrainGate2, позволяющей управлять компьютерным курсором, роботизированной рукой и другими вспомогательными устройствами силой мысли.

Благодаря использованию специальных электродов ученые смогли зафиксировать электрическую активность определенных нейронов в то время, как участники эксперимента пытались двигать запястьем или пальцами, к которым в это же время были подключены датчики, регистрирующие движение. Обычно такое мониторинг проводится по время операций на головном мозге.

Наблюдения позволили сформулировать важные научные вопросы, сказал доктор Шеной. Они показали, что работа нейронов людей, больных БАС очень похожа на результаты доклинических исследований.

Ученые надеются применить полученные данные для совершенствования программ, которые переводят нейронную активность в сигналы управления компьютерным курсором или рукой-роботом.

Ранее портал Научная Россия писал об устройстве, позволяющем пользователю переключать каналы, мысленно сосредоточившись на желаемом канале.

боковой амиотрофический склероз мозг моторные нервные клетки мозга нейроны

Назад

Социальные сети

Комментарии

Авторизуйтесь, чтобы оставить комментарий