Стефани Джонс (Stephanie Jones), профессор неврологии в Брауновском университете (США), и ее коллеги проанализировали функционирование мозга человека и выдвинули новую теорию возникновения в нем бета-ритма. Ученые предполагают, что ключевую роль в его выработке играют так называемые пирамидальные нейроны. Результаты исследования будут опубликованы в журнале PNAS, а их краткое изложение представляет пресс-релиз Брауновского университета.
Бета-ритм в мозге человека и млекопитающих имеет частоту около 20 Гц. Он сопровождает важнейшие когнитивные и поведенческие функции, такие как внимание, ощущения и движение. Нарушения его производства связаны с некоторыми нервными заболеваниями, например, болезнью Паркинсона.
Механизмы, которые участвуют в выработке бета-ритма, до сих пор недостаточно исследованы. Чтобы разобраться в природе этих волн неврологи использовали сразу несколько методов. Они начали с магнитоэнцефалографии соматосенсорной области головного мозга добровольцев, контролирующей ощущения, а также в нижней лобной коре, отвечающей за более сложные функции познания.
Внимательно проанализировав энцефалограмму, ученые увидели, что бета-волны длятся не более 150 миллисекунд и имеют характерную форму с крутым пиком в середине.
Далее ученые попытались воссоздать нервную активность в коре головного мозга методом компьютерного моделирования. На этом этапе исследователи предположили, что подобные волны могут производиться клетками, которые называются пирамидальными нейронами, потому что стимуляция этих клеток приводила к возникновению изучаемого ритма.
Параллельно они проверили другие гипотезы выработки бета-ритма, но не нашли им доказательства.
Наконец, на последнем этапе ученые попытались найти подтверждение своей теории на примере двух видов животных — лабораторных мышей и макаки-резус. «Окончательной проверкой нашей модели стала запись электрических сигналов в мозге. Эти записи подтвердили наши предположения», — рассказал Стефани Джонс.
Ни компьютерные модели, ни магнитоэнцефалография не обнаружили источник возбуждающих синаптических импульсов, которые управляют активностью пирамидальных нейронов. Но авторы проекта считают, что они, вероятно, происходят из таламуса — области, находящейся в нижней части мозга.
Моделирование показывает, что таламус находится точно в том месте, откуда могут исходить сигналы, улавливаемые дендритами пирамидных нейронов в коре головного мозга.
Ученые предполагают, что бета-ритм может оказывать тормозящее действие на нейроны в верхних слоях коры головного мозга. Они надеются, что результаты работы окажутся полезными при совершенствовании методов лечения нервных заболеваний.
Читайте также на портале Научная Россия об установленной корелляции между размерами мозга и риском психических заболеваний.
[На фотографии: Стефани Джонс (Stephanie Jones), руководившая группой, сформулировавшей теорию возникновения бета-ритмов в мозге. Brown University]
