Клетки собирают больше данных, чем считалось ранее, в таламусе - ретрансляционной станции сенсорных и моторных способностей в головном мозге. Это может изменить методы лечения шизофрении, эпилепсии и других заболеваний мозга, - пишет eurekalert.org со ссылкой на Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America.
Наш мозг отвечает за координацию и интерпретацию многих действий, которые мы принимаем как должное каждый день: от ходьбы и бега до зрения и слуха. Для координации сенсорных и моторных сигналов, передаваемых через мозг, требуется своего рода ретрансляционная станция, в данном случае таламус - две маленькие доли, расположенные примерно в среднем мозге.
Нейроны внутри таламуса традиционно трудно изучать, но понимание того, как они помогают получать и передавать жизненно важные сигналы для сенсорных и моторных навыков, может однажды привести к новой медицинской помощи людям с определенными заболеваниями мозга.
«Инструменты Аргонна помогли нам обнаружить эту конвергенцию, которую мы никогда бы не увидели иначе», - сказал Вандана Сампаткумар - постоянный сотрудник Аргоннской области биологических наук из Аргоннской национальной лаборатории.
Ученые считают, что таламус помогает передавать сенсорные и двигательные сигналы и регулировать сознание и бдительность. Но это новое исследование показывает, насколько сложны процессы, в рамках которых таламус получает различные типы информации и передает ее всем частям коры головного мозга.
Чтобы разработать эту более всеобъемлющую картину роли таламуса, команда использовала инструменты из различных научных областей, включая генетику, вирусологию, молекулярную биологию и микробиологию, а также различные методы визуализации.
«Инструменты Аргонна помогли нам обнаружить эту конвергенцию, которую мы никогда бы не увидели иначе», - сказала Вандана Сампаткумар, нейробиолог из отдела биологических наук Аргонны и научный сотрудник Калифорнийского университета в Чикаго.
Команда использовала электронную микроскопию, чтобы собрать тысячи изображений из мозга мыши. Изображения были повторно собраны в цифровом виде или сшиты вместе на локальных рабочих столах, а затем выровнены на компьютере визуализации для трехмерной реконструкции.
«Мы выдвинули гипотезу, что клетки получают информацию из одного места и отправляют эту информацию с минимальными изменениями в другое место. Но на самом деле это было не так, - сказал Сампаткумар. - Было удивительно много ячеек, получающих информацию из разных мест и интегрирующих ее перед передачей».
В нем «много беспорядочных, сложных и разнообразных входов и выходов», - добавил Эндрю Дж. Миллер-Хансен, студент-невролог из Чикаго и член команды.
С помощью реконструкции изображений команда обнаружила, что отдельные нейроны могут объединять сигналы, поступающие из разных областей коры. Например, один нейрон в области таламуса, называемой задним медиальным ядром (Pom), может получать как сенсорную, так и моторную информацию. Они также определили, что нейроны POm получают аналогичные входные данные из неизвестных источников, «что предполагает даже большую интеграцию информации, чем показывают наши данные», - отмечается в документе.
«Наше понимание того, как сенсорная и моторная информация интегрирована в таламус, будет иметь важное значение для изучения того, как информация в целом передается в мозг, - сказал Миллер-Хансен. - Мы хотим знать, является ли этот паттерн конвергенции специфическим для сенсорной и моторной интеграции или это общий паттерн конвергенции, поддерживающий другие формы интеграции в мозгу».
Уточняя возможности нейронов таламуса по обработке и передаче сигналов, эта новая информация может помочь найти методы лечения шизофрении, некоторых форм эпилепсии и других заболеваний головного мозга, при которых дисфункция таламуса, по-видимому, связана с клиническими проблемами.
Фото: rawpixel / 123RF
