Нервные колебания, также известные как мозговые волны, являются важными носителями информации в мозгу. Исследователи все чаще рассматривают их не как устойчивые колебания, а как кратковременные всплески. До сих пор не существовало метода измерения таких кратковременных всплесков в реальном времени или изучения того, как они влияют на поведение живых существ. В сотрудничестве с ее рабочей группой проф. Доктор. Илка Дистер из Института биологии III Фрайбургского университета и кластера передового опыта BrainLinks-BrainTools разработала новый метод анализа данных в головном мозге. Они используют свой метод для обнаружения коротких всплесков бета-волн в реальном времени в полосах нейронных частот около 20 Гц и показывают, как крысы могут увеличивать возникновение этих всплесков. Исследователи опубликовали свои результаты в научном журнале Nature Communication Biology.
У людей, обезьян и грызунов можно обнаружить короткие всплески бета-волн длительностью до 150 миллисекунд – определенный участок спектра мозговых волн – в диапазоне частот от 15 до 30 герц. Исследователи до сих пор связывали эти события с памятью, движением и восприятием. Во время так называемого обучения нейрооткликту крысы всегда получают вознаграждение, когда их мозг производит всплеск в диапазоне бета-частот. Это увеличивает не только повторяемость всплесков бета-частоты, но и общую амплитуду этого частотного диапазона.
Благодаря своей работе Дистер и ее команда смогли предсказать всплески бета-диапазона у крыс, основываясь на движениях крыс, особенно в передней половине тела крыс. Этот новый метод открывает путь к исследованию роли бета-всплесков в конкретном поведении. Поскольку бета-частоты играют важную роль в управлении движением, этот метод также открывает новые подходы в нейропротезировании – разработку и применение электронных имплантатов для восстановления функции поврежденного нерва.
В Институте биологии III и BrainLinks-BrainTools Дистер возглавляет рабочую группу, которая использует оптофизиологию – или новые типы оптических инструментов – для исследования функционирования нейронных схем. Исследователи исследуют нейронные основы моторного и когнитивного контроля, а также взаимодействия между префронтальной и моторной корой, которые являются частями коры головного мозга.