Когда вы тянетесь к этой кастрюле с пирожными, шарообразная структура мозга, называемая полосатым телом, имеет решающее значение для управления вашим движением к награде. Здоровое полосатое тело также помогает остановить себя, когда с вас достаточно.
Но когда полосатое тело не функционирует должным образом, это может привести к таким расстройствам, как болезнь Паркинсона, обсессивно-компульсивное расстройство или зависимость.
Фактически, точные функции полосатого тела никоим образом не решены, и также остается загадкой, как структура может координировать множество различных функций. Новое исследование, опубликованное 25 августа 2016 года исследователями Института Солка и их коллегами в журнале Neuron, исследует анатомию и функцию полосатого тела, используя передовые стратегии для всестороннего картирования одной из малоизвестных форм организации мозга.
"Самый захватывающий результат этого исследования заключается в том, что теперь у нас есть новое направление для изучения давних вопросов о том, как полосатое тело контролирует движение как в здоровом, так и в больном мозге," говорит старший научный сотрудник исследования Синь Цзинь, доцент лаборатории молекулярной нейробиологии в Солке.
Сорок лет назад исследователи обнаружили уникальный способ организации полосатого тела. Он усеян патчными нейронами, которые под микроскопом выглядят как крошечные островки клеток. Окружающий их океан состоит из нейронов, которые ученые все вместе называют "матрица" клетки.
В течение четырех десятилетий ученые выдвинули гипотезу о роли нейронов пластыря и матрикса в нейродегенеративных заболеваниях. Одна идея заключалась в том, что патч-клетки питались высшими мыслительными центрами мозга, предполагая, что они могут играть роль в познании, тогда как матричные клетки, по-видимому, играли роль в восприятии и движении.
Напротив, новое исследование опровергает эту идею, показывая, что оба типа информации отправляются патч-нейронам и матричным нейронам, хотя патч-клетки, как правило, получают немного больше информации от эмоциональных центров мозга (они включены в высшие мысленные центры). Но эти результаты могут помочь объяснить, почему в мозгу пациентов с неврологическими расстройствами, такими как болезнь Хантингтона (прогрессирующее нейродегенеративное заболевание, влияющее на движение и другие функции), поражаются как клетки-пятна, так и клетки матрикса, говорит Джин.
Джин вместе с первыми авторами статьи Джаредом Смитом, Джейсоном Клагом и Даникой Росс использовали несколько технологий, чтобы раскрыть эти новые открытия. Первым была генная инженерия, чтобы избирательно и точно нацеливать патч против нейронов матрикса; традиционно исследователи использовали не столь точные методы окрашивания. Во-вторых, новые методы нейронной трассировки, в том числе метод, созданный соавтором Эдвардом Каллэуэем и его группой в Солке, позволили команде Джина нанести на карту вход всего мозга в ячейки патча и матрицы, а также выход каждого из типов ячеек. Третий важный подход из области электрофизиологии позволил ученым подтвердить обнаруженные ими связи и понять их силу.
"Большая часть предыдущей работы с пластырями и матричными клетками предполагала их функции на основе связи с остальной частью мозга, но большинство этих гипотез были неверными," Смит говорит. "Имея более точную карту ввода и вывода ячеек патча и матрицы, теперь мы можем делать более обоснованные гипотезы."
Патч и матричные нейроны – не единственный способ, которым нейробиологи понимают полосатое тело. В полосатом теле также есть клетки, которые идут двумя противоположными путями – прямым и непрямым, – которые, как считается, обеспечивают газ и, так сказать, тормозят движение. Эти косвенные и прямые пути также имеют решающее значение для определенных форм поведения, таких как формирование новых привычек.
Интересно, что как группы пластырей, так и группы матриц содержат клетки как непрямого, так и прямого пути. Это усложняет историю полосатого тела, говорит Джин, но в будущих исследованиях его команда сможет изучить пересечение этих двух типов организации в контексте того, как полосатое тело контролирует действия в отношении здоровья и болезни.