Как нейроны играют в "красный свет, зелёный свет" с нашими мышцами

Учёные из Университета Базеля и Института биомедицинских исследований им. Фридриха Мишера показали, что нейроны глубоко внутри мозга не только запускают движения, но и точно подавляют их. Работа опубликована в журнале Nature и может изменить наше представление о том, как мозг управляет движениями — и как именно возникают нарушения вроде болезни Паркинсона.

Когда мы тянемся за яблоком или подносим ложку ко рту, кажется, что это просто. На деле такие действия требуют точной слаженной работы целого ряда мозговых структур. Одну из ключевых ролей здесь играет базальные ганглии — область глубоко внутри мозга, которую долгое время считали чем-то вроде тормоза, не дающего совершать лишние движения.

Теперь команда под руководством профессора Сильвии Арбер показала на мышах, что нейроны в этой зоне работают куда тоньше. Они принимают решение не просто «двигаться или нет», а чётко определяют когда именно начать или остановить движение. Каждый сигнал — как смена светофора на перекрёстке, разрешающая проезд определённым направлениям.

Исследование сосредоточено на области под названием черная субстанция сетчатой части (Substantia Nigra pars reticulata, SNr) — это основная выходная станция базальных ганглиев. Учёные обнаружили, что нейроны SNr не просто тормозят движения. Они ведут себя крайне динамично, меняя уровень активности в зависимости от фазы движения: например, когда мышь тянется за едой, хватает её или втягивает лапу обратно.

При помощи оптогенетики исследователи смогли напрямую воздействовать на SNr-нейроны и продемонстрировали, что активация этих клеток способна буквально остановить действие. Даже малейшее движение сопровождалось точной перестройкой активности в SNr, словно микроскопические переключатели, включающие или выключающие команды телу.

Более того, моторные центры ствола мозга не просто получают команды от SNr — они ещё и дают обратную связь, подстраивая поведение под ситуацию. Это говорит о существовании гораздо более тонкой системы кодирования движений, чем считалось ранее. Подобные открытия в области нейробиологии и создания мозговых тканей показывают, насколько сложны процессы управления движениями.

Полученные данные важны не только для теоретической нейробиологии. Болезнь Паркинсона, хорея и другие расстройства часто связаны именно с нарушениями в работе базальных ганглиев. Понимание того, как в норме координируются сложные движения, может помочь разрабатывать более точные и эффективные методы лечения с использованием современных нейротехнологий.