Поведение млекопитающего можно менять, активируя всего пару нейронов

Нейробиологи из Колумбийского университета в Нью Йорке впервые показали, что поведение млекопитающего можно контролировать, активируя всего несколько клеток в коре головного мозга. Статья опубликована в журнале Cell. Кратко об исследовании пишет портал Neuronovosti.Ru.

Нейроны коры головного мозга имеют свойство активироваться не поодиночке, а синхронно целой группой. Такие ансамбли могут представлять собой функциональные единицы мозга: модульные блоки воспоминаний, двигательных программ и даже мыслей. Но механизмы их работы до сих пор не до конца понятны. Используя метод оптогенетики, можно синхронно активировать группу клеток, которая образует искусственный, но устойчивый ансамбль. Его можно запустить, активируя всего лишь один нейрон из целой группы – это свойство характеризуется как способность завершить паттерн. Команда ученых из Колумбийского университета смогла показать, что активация таких «запускающих» нейронов может влиять на поведение.

Такая тонкая и точная работа стала возможной благодаря методам двухфотонной кальциевой визуализации (можно отслеживать, какие нейроны запускаются в нервном контуре), двухфотонной оптогенетики (можно активировать отдельные нейроны по желанию). Более того, использование двухфотонных лазеров позволило команде выполнять визуализацию кальция и искусственную активацию нейронов в первичной зрительной коре (слои 2/3) мозга мышей с точностью до одной клетки.

В течение двух недель исследователи обучали мышей связывать визуальный стимул с определенным действием. Движущиеся вертикальные полосы, представленные на видеоэкране, служили стимулом к тому, чтобы начать лизать носик поилки с водой. Горизонтальные полосы, которые случайным образом чередовались с ключевым стимулом, не должны были вызывать никакой реакции. После того, как мыши научились связывать правильный зрительный стимул с облизыванием, исследователи идентифицировали группу нейронов, которые реагировали на вертикальные полосы, и реактивировали эти нейроны с помощью двухфотонного лазера. Эта реактивация побуждала мышей к лизательной активности и даже вызывала лизание в отсутствие каких-либо визуальных стимулов, будто мыши видели вертикальные полосы как галлюцинацию. Исследователям также удалось вызвать лизание, стимулируя только два нейрона из вышеупомянутой группы, как если они были специфическими нейронами, связанными с данным типом поведения.

Понравился материал? Добавьте Indicator.Ru в «Мои источники» Яндекс.Новостей и читайте нас чаще.