Ждите...
Спасибо.
Закрыть

Как мозгу удается отделять важные ощущения от неважных

04.06.2022 19:11

-  100/500
Как мозгу удается отделять важные ощущения от неважных

Представьте, что вы играете на гитаре. Вы сидите, держа гитару на коленях, одной рукой пробегаете пальцами по струнам, другой - играете аккорды, прижимая струны к гитарному грифу.

Зрение отвечает за считывание нот, а слух - за извлекаемые звуки. Кроме того, есть и еще два других вида ощущений, которые помогают вам играть. Одно из них - осязание, отвечающее за взаимодействие человека и гитары; другое - так называемая проприоцепция, с помощью которой вы ощущаете во время игры на гитаре пространственное положение рук и движение кистей. Эти две способности объединены в единую систему, которая называется соматосенсорной - здесь речь идет о способности ощущать свое тело.

На коже и в мышцах человека расположены миллионы рецепторов, которые обуславливают соматическое ощущение. В человеческий мозг поступают гигантские объемы информации от рецепторов всех органов чувств, но, несмотря на это, мозг не перегружается. В результате, упомянутый нами гитарист не отвлекается на какие-то посторонние звуки, возникающие, скажем, в результате движения ботинок или подергивания гитарного ремня, - гитарист целиком и полностью концентрируется только на той поступающей от рецепторов информации, которая является для него первостепенной. Иными словами, мозг искусно усиливает одни сигналы и отсеивает другие - и всё для того, чтобы человек сосредоточился лишь на главном, игнорируя второстепенное.

Каким же образом человеческому мозгу удается столь успешно концентрироваться? В ходе недавних исследований, проведенных в Северо-Западном и Чикагском университетах, а также в Институте биологических исследований им. Дж. Солка в Ла-Хойя, штат Калифорния, нам удалось по-новому взглянуть на этот вопрос. В ходе нескольких исследований мы обнаружили, что решающую роль при отборе мозгом сенсорных сигналов играет небольшая анатомическая структура, в значительной степени обделенная вниманием ученых, - она расположена в сáмой нижней части ствола головного мозга.

Эта область называется клиновидным ядром, или сокращенно - "CN". Наши исследования клиновидного ядра не только заставляют по-новому взглянуть на те механизмы, посредством которых осуществляется обработка нервных возбуждений, поступающих от рецепторов, но также вполне могут послужить тем фундаментом, на основе которого специалисты в дальнейшем смогут осуществлять медицинское вмешательство с целью восстановления чувствительности у пациентов, которые перенесли травмы или некоторые иные заболевания.

Что же нового в нашем подходе? Чтобы это понять, давайте разберемся в том, как работает соматосенсорная система. Итак, когда человек двигается или прикасается к предметам, то в этом случае возникает реакция специфических клеток, расположенных на коже и в мышцах. В результате возникают электрохимические сигналы, которые по нервным волокнам идут к спинному и головному мозгу. В свою очередь, мозг на основе этой входящей информации начинает отслеживать положение тела и его движения, а вместе с этим - определять местоположение, согласованность действий и силу, с которой человек взаимодействует с окружающими объектами.

В ходе экспериментов было установлено, что осознанная способность человека ощущать свое собственное тело и его взаимодействия с внешними объектами зависит от нервных возбуждений, которые поступают в кору головного мозга (напомним, что эта кора является внешней оболочкой мозга). Ученые уже догадались, что эта область человеческого мозга - одна из ключевых систем, участвующих в избирательном усилении или отсеивании сигналов, которые поступают от рецепторов. Однако, ученые полагали, что клиновидное ядро играет роль всего лишь пассивной ретрансляционной станции, передающей сигналы от тела к коре головного мозга.

Однако нас этот ответ не устроил. И действительно, зачем вообще нужно клиновидное ядро, если оно не производит никакой фильтрации сигналов? Чтобы выяснить этот вопрос, мы решили изучить процесс работы клиновидных нейронов. Как известно, клиновидное тело достаточно малó и добраться до него очень непросто. Оно расположено в той части тела, где голова соединяется с шеей; это соединение крайне подвижное, а это означает, что к нему сложно подобраться, т.к. здесь постоянно происходит движение. К тому же, клиновидное ядро расположено в стволе головного мозга, оно окружено жизненно важными областями мозга, повреждение которых может привести к летальному исходу, - в этом и состоит трудность.

К счастью, современный инструментарий, применяемый в нейробиологии, позволяет нам вести наблюдение за клиновидным ядром у бодрствующих обезьян, никак при этом не повреждая смежные области их мозга. Мы имплантировали крошечные электроды для того, чтобы наблюдать за отдельными нейронами клиновидного ядра. Нами впервые была изучена реакция отдельных клеток этой области мозга в те самые моменты, когда обезьяна передвигалась и прикасалась к различным предметам.

Данный метод позволил нам получить ответы на некоторые вопросы, касающиеся функций клиновидного ядра. Во-первых, мы изучали реакцию этих нейронов на сигналы, появлявшиеся в те самые моменты, когда происходило касание; с этой целью мы подвергали кожу обезьян воздействию многих видов раздражителей, включая вибрации и рельефно-точечные поверхности, напоминающие шрифт Брайля. Затем, мы сравнили реакцию, которая наблюдалась в клиновидном ядре, с активностью нервных волокон, по которым сигналы поступали в данную структуру мозга. Если бы данная область мозга просто ретранслировала информацию, поступавшую от рецепторов кожи, то нейронная активность в клиновидном ядре явилась бы, по сути, отзвуком той активности, которая наблюдалась в нервных волокнах. Но вместо этого нами было обнаружено следующее: нейроны клиновидного ядра не просто передают входящие сигналы, а преобразуют их. На самом деле нейроны клиновидного ядра демонстрировали признаки активности, которые скорее напоминали активность нейронов коры головного мозга, чем поведение простых нервных волокон.

Однако связь между клиновидным ядром и корой головного мозга нельзя себе представлять, образно говоря, как улицу с односторонним движением. Помимо афферентных нервов, идущих к коре головного мозга, существуют и обратные пути от сенсорных и моторных областей коры головного мозга к клиновидному ядру. Мы задались следующим вопросом: способствует ли клиновидное ядро, пусть хотя бы частично, процессу фильтрации сигналов, осуществляемой в ходе выполнения преднамеренных, произвольных движений животного? С этой целью мы проводили наблюдения за активностью клиновидного ядра в те моменты, когда обезьяны выполняли задуманное действие; затем мы сравнивали полученные сигналы с теми сигналами клиновидного ядра, которые фиксировались, когда то же самое действие обезьяне помогал делать робот (т.е. когда робот помогал обезьяне перемещать ее лапу).

В итоге, мы обнаружили, что активность нейронов клиновидного ядра действительно менялась в зависимости характера движений животного (произвольных или непроизвольных). К примеру, нам известно, что сигналы, поступающие от мышц, расположенных на лапах животного, помогают ему понять, выполняется ли движение в соответствии с задуманной целью. Основываясь на этом предположении, мы обнаружили, что в клиновидном ядре происходило усиление некоторых сигналов, поступающих от мышц руки, как раз в тот момент, когда обезьяна двигала лапой по собственной инициативе (в сравнении с тем случаем, когда двигать лапой ей помогал робот).

В ходе проведенных нами исследований было установлено, что обработка сигналов, исходящих от организма, начинается уже на той стадии, когда сигналы достигают клиновидного ядра. Однако возникает вопрос: какие именно клетки мозга и проводящие пути обеспечивают выборочное усиление значимых сигналов в клиновидном ядре и подавляют незначимые? В третьем исследовании, проведенном нами, для изучения нервной системы мышей мы использовали генетические и вирусные методы. С помощью этих инструментов мы могли работать с определенными видами клеток, включать их или выключать, воздействовать на них лазерным лучом. Мы объединили эти методы с поведенческими задачами: обучая мышей за вознаграждение дергать за веревочку или же реагировать на различные ткани.

Мы проверили, каким же образом активация или инактивация определенных групп нейронов влияет на способность мыши выполнять задачи сложного уровня. Данный подход позволил нам сначала изучить функции клеток внутри клиновидного ядра, выявив особый набор окружающих его нейронов, способных подавлять или же, наоборот, усиливать прохождение сигналов, возникающих в рецепторах (т.е. в тот момент, когда животное к чему-то прикасается), а затем поступающих в мозг. После этого мы применили аналогичный метод для изучения способа, с помощью которого другие участки, отвечающие за высшую деятельность мозга, влияют на активность клиновидного ядра.

Мы обнаружили два разных пути, которые ведут от коры головного мозга до клиновидного ядра и отвечают за регулирование объемов информации, пропускаемых этим клиновидным ядром. Другими словами, с одной стороны, клиновидное ядро получает сигналы от тела, но, с другой стороны, из коры головного мозга к нему тоже поступают указания, помогающие определить актуальность и важность для человека тех или иных сигналов в данный конкретный момент.

Ясно, что клиновидное ядро — намного более интересная область мозга, чем принято считать. Проведенная нами работа помогает прояснить функцию клиновидного ядра, которая заключается в следующем: выделять одни сигналы и подавлять другие, а затем передавать их в те области мозга, которые отвечают за восприятие, регуляцию движения и высшие когнитивные функции. Эта важная роль, которая отводится клиновидному ядру, помогает нам понять, почему оно присутствует в организме самых разных млекопитающих, включая мышей и приматов.

И хотя наша работа далека от завершения, полученные результаты уже имеют важное значение для медицинской реабилитации пациентов. Полученные результаты приводят нас к следующему выводу: помимо зафиксированных нами тактильных и мышечных сигналов, клиновидное ядро получает гораздо большее количество "латентных" сигналов, которые могут играть важную роль в ходе восстановления пациента после неврологических травм.

Миллионы людей во всем мире страдают от тех или иных проявлений дисфункции конечностей, например от паралича или потери чувствительности. Если нам удастся понять механизмы, благодаря которым сенсорные и двигательные сигналы обуславливают движение человека, то в конечном итоге мы сможем более качественно диагностировать и лечить двигательную дисфункцию. Вполне возможно, придут времена, когда с помощью имплантированных электродов мы сможем активировать клиновидное ядро у пациентов, потерявших чувствительность конечностей, и, тем самым, помочь им заново ощутить свое тело.


Источник

0
Уважаемые, гости, если Вам понравилась или наоборот не понравилась новость, оставьте, пожалуйста, Ваш комментарий. Регистрация не займет у Вас времени, Ваше мнение важно для нас. Большое спасибо за Ваше внимание!
Добавить комментарий
Причина жалобы:   

Комментарии к новости (0)

Пока нет комментариев к новости. Вы можете быть первым




Популярные новости

10.06.2013 8:24 - Wiki

Израильтянам ставят на лоб метки

Источник: Мы уже неоднократно публиковали материалы, касающиеся темы нанесения антихристовых начертаний на людей. Некоторые специалисты и эксперты считают, что наносить штрих-код (клеймо, печать) на лоб человека будут при фотографировании на новые биометрические электронные документы (паспорта-карточки).

27.08.2013 7:45 - солдат

Русский художник Виктор Васнецов "осуждён" посмертно по ст. 282 УКРФ

Источник: Ленинский районный суд в городе Кирове признал картину замечательного русского художника В.М. Васнецова "экстремистской"... Наконец-то "длинные руки" правоохранительной системы дотянулись до главного. Вступило в законную силу решение Ленинского районного суда города Кирова

26.01.2014 17:22 - Сокол

Как работает Государственная Дума в России. Даже нам стыдно…

Источник: Практикант рассказал, как депутаты проводят время в Госдуме. Орфография и пунктуация автора сохранены. “Подошла к концу первая неделя моей практике в одной из святынь российской государственности — Государственной Думе РФ, — пишет блоггер yeenzo.

14.11.2019 19:28 - НСМБЖ

Свой среди чужих, или чужой среди своих?

Источник: Зимой 2019 года в блогосферу Гомельщины ворвалось никому ранее неизвестное упитанное бородатое лицо, и практически сходу, с колес начало строить у нас "Страну для жизни".

15.09.2012 9:22 - 555

Говорят, что Путин не настоящий

Источник: Как говорится, факт налицо. Что с внешностью президента? Договорились до того, что Путин, которого мы видим, уже не Путин, а его двойник.

23.06.2014 9:33 - 555

Что пророчила Ванга про Украину

Источник: Интересно, что в свое время в предсказаниях Ванги был катрен, который все считали фантазией болгарской бабушки: "Крым оторвется от одного берега и прирастет к другому". Ну и впрямь — как может Крым оторваться? Теперь мы увидели, как...

06.04.2012 17:29 - свобода

Кто должен платить долги и кредиты за тех, кто умер

Источник: В середине марта банк "Восточный экспресс" выставил на продажу просроченные кредиты своих умерших заемщиков.

12.08.2014 8:33 - prokrust

Кто сбил малазийский «Боинг» - анализ военного летчика

Источник: Валентин Василеску (Valentin Vasilescu), румынский военный эксперт, пилот и бывший заместитель командующего военным аэропортом "Отопень" изложил свою версию трагедии с малайзийским "Боингом" в небе над Украиной.

21.11.2012 7:33 - Sergey2013

Вертикаль гламурного фашизма

Источник: Новая советница Шойгу Мария Китаева. Групповуха с переодеваниями. Такими кадрами нельзя разбрасываться в Московской области. Надо немедленно тащить ее в Министерство обороны. Там столько вакансий освободилось после сердюковских девок.

02.07.2020 9:31 - next

Виниловые и нитриловые перчатки: плюсы и минусы

Источник: Во многих областях деятельности большое внимание уделяют индивидуальной защите рук, поэтому в них большим спросом пользуются синтетические перчатки.

02.04.2012 15:28 - свобода

Крупнейшие авиакатастрофы в России за последние 10 лет

Источник: Сегодня пассажирский лайнер ATR-72 разбился при взлете в аэропорту Тюмени. Самолет разрушился при падении и загорелся.

11.05.2014 22:04 - 555

Как это быть "ватником"

Источник: Недавно в прокате шел фильм А.Германа , по повести Стругацких , "Трудно быть богом" , я его не смотрел. Глядя на всю мою жизнь, мне почему-то захотелось написать, как трудно быть ватником. Почему трудно быть ватником и признаки ватника

10.06.2014 18:42 - prokrust

Садальский рассказал где живут дети российских чиновник

Источник: Известный актер и блоггер Станислав Садальский 8 июня опубликовал в своем "Живом Журнале" пост "Они любят Россию и российский народ как источник дохода, но видят будущее свое и своих детей на западе". Он активно обсуждается

02.02.2013 14:44 - frend

Рейтинг надежности автомобилей TÜV Report 2013 года

Источник: Ежегодно в Германии проводится оценка миллионов автомобилей на предмет надежности, по результатам которой составляется рейтинг TÜV В нынешнем году эксперты оценили

30.04.2014 7:08 - 555

Как укрСМИ оболгали Дюжева

Источник: Украинские СМД (средства массовой дезинформации) продолжают упражнения, связанные с тем, кто опубликует самый нелепый материал, "раскрывающий суть кровавого российского вмешательства" на востоке незалежной. "Пресса Украины" на днях решила внести

09.06.2014 7:35 - 555

Задорнов про "особый" украинский народ

Источник: Я уже не раз ранее писал о том, что у античных летописцев первых веков нашей эры существуют записи о том, как древние греки не могли отличить кельтов от венедов: выглядели эти народы одинаково, говорили на очень похожих языках, да и боги их были

Вход

Заполните поле
Заполните поле
закрыть