آخرین مطالب

مدار مغزی جدید کشف شده در یادگیری حرکتی


دوبار هیجان زده شدن

تصویر 2 فوتونی از یک نورون جسم مخطط (SPN) و پیپت ضبط. اعتبار: نیکلاس مورگنسترن

چگونه مغز مهارت های حرکتی جدیدی به دست می آورد؟ مطالعه جدیدی که امروز (9 فوریه) در مجله علمی منتشر شد پیشرفت علم یک مدار مغزی تازه کشف شده را روشن می کند که ممکن است این توانایی قابل توجه را به ما بدهد.

نحوه صحبت قشر مغز با جسم مخطط

قشر لایه بیرونی مغز ما را تشکیل می دهد و در همه چیز از زبان و شناخت گرفته تا حافظه و اعمال ارادی دخیل است. شما اکنون از آن برای خواندن این جمله استفاده می کنید. اما به تنهایی عمل نمی کند و ارتباط گسترده ای با بسیاری از مناطق دیگر مغز برقرار می کند.

نیکلاس مورگنسترن، نویسنده اول این مطالعه که در گروهی که در آن زمان رهبری می کرد، گفت: ما به طور خاص به دو نوع سلول اصلی در قشر مغز علاقه مند بودیم که به عنوان نورون های IT (intratelencephalic) و PT (دستگاه هرمی) شناخته می شوند. توسط Rui Costa، ​​در بنیاد Champalimaud، در لیسبون، پرتغال. سلول‌های IT و PT سیگنال‌هایی را از قشر به ناحیه دیگری که در اعماق مغز مخطط نامیده می‌شود ارسال می‌کنند. در اختلالات حرکتی مانند بیماری پارکینسون نقش دارد.”

اینجاست که سومین شخصیت اصلی داستان ما ظاهر می‌شود: نورون‌های برون‌افکن خاردار (SPN)، که 95 درصد نورون‌های مخطط را تشکیل می‌دهند. SPN ها مستقیماً توسط سلول های IT و PT در تماس هستند. ما می‌خواستیم نقش‌های مختلف سلول‌های IT و PT را در این مدار مغز که برای یادگیری حرکتی و رفتار بسیار مهم است، درک کنیم.

تاباندن نور به مغز برای کشف مسیرهای جدید

برای درک بهتر این اتصالات قشر مغز، نویسندگان از تکنیکی استفاده کردند که در جعبه ابزار (تقریبا) هر عصب شناس وجود دارد: اپتوژنتیک، روشی برای کنترل فعالیت سلول ها با استفاده از نور. همانطور که مورگنسترن توضیح داد، “ما سلول های IT یا PT را در موش ها مهندسی ژنتیکی کردیم، که به ما این امکان را می دهد تا این انواع سلول ها را به طور مستقل با استفاده از اپتوژنتیک فعال کنیم و اثرات متفاوت آنها را بر روی SPN ها در جسم مخطط اندازه گیری کنیم.”

نویسندگان با استفاده از این رویکرد، در حین ثبت فعالیت نورون‌ها در شرایط آزمایشگاهی، یک مسیر جدید کورتیکوستریتال را کشف کردند. در این مسیر، چهارمین بازیگر اصلی ظهور کرد: اینترنورون های کولینرژیک مخطط (ChIs). ChIها در مخطط که به عنوان “مرد میانی” در یک رله سه نفره عمل می کنند، ورودی سلول های PT را دریافت می کنند و به نوبه خود، SPN ها را تحریک می کنند. مورگنسترن می‌گوید: «ما دریافتیم که سلول‌های PT ترجیحاً به ChI متصل می‌شوند که به‌طور غیرمستقیم SPN‌ها را فعال می‌کنند.

با استفاده از روش‌های دارویی، نویسندگان توانستند دقیقاً نشان دهند که Chis چگونه SPN‌ها را تحریک می‌کند. هنگامی که توسط نورون های PT فعال می شوند، ChI ها یک انتقال دهنده عصبی به نام استیل کولین (ACh) آزاد می کنند. انتقال دهنده های عصبی پیام رسان های شیمیایی هستند که سیگنال ها را از یک سلول به سلول دیگر منتقل می کنند. هنگامی که ChI ها ACh آزاد می کنند، باعث می شوند تا رشته های عصبی سلول های مجاور SPN ها را تحریک کنند.

دوبار هیجان زده شدن

این نتایج نشان می دهد که SPN ها دو بار برانگیخته می شوند: اول، از طریق مسیرهای مستقیم شناخته شده (IT→SPN و PT→SPN)، و دوم، از طریق این مدار غیر مستقیم ناشناخته قبلی (PT→ChI→SPN)، که تحریک اولیه را تقویت می کند. هدف از این تحریک مضاعف چیست؟ نویسندگان حدس می زنند که اتصال مستقیم IT→SPN در ابتدا اقدامات حرکتی خاصی را آماده می کند، در حالی که اتصال PT→ChI→SPN متعاقباً باعث حرکت می شود.

نیکلاس مورگنسترن خاطرنشان می کند: «علاوه بر اجرای حرکت، این مرحله دوم تحریکی با واسطه نورون های PT می تواند برای ایجاد تغییرات طولانی مدت در قدرت اتصالات خاص از طریق انتقال دهنده عصبی ACh مهم باشد. این می تواند برای رفتار مهم باشد، زیرا یادگیری اتفاق می افتد. وقتی ارتباط بین سلول های مغز تغییر می کند.”

در نتیجه، این مطالعه علاوه بر نفوذ به سیم‌کشی مدارهای مغزی که حرکات و رفتار را کنترل می‌کنند، و به ما کمک می‌کند تا نقش‌های مختلف سلول‌های IT و PT را درک کنیم، ممکن است قطعه مهمی در این پازل به ما ارائه دهد. ما یاد میگیریم.

روی کاستا، نویسنده ارشد این مطالعه، پروفسور و مدیر موسسه رفتار مغز زاکرمن، دانشگاه کلمبیا، می گوید: “هنوز چیزهای زیادی برای کشف وجود دارد.” به عنوان مثال، ما علاقه مندیم بدانیم که آیا این مدار در اختلالاتی مانند پارکینسون یا بیماری هانتینگتون تأثیر دارد یا خیر. در حالی که هنوز چیزهای زیادی برای کشف کردن وجود دارد، به لطف این مطالعه، ما کمی بیشتر در مورد یادگیری یاد گرفتیم.


دانشمندان نقش جدیدی را برای سیگنال های حسی در مغز کشف کردند


اطلاعات بیشتر:
Nicolás A. Morgenstern و همکاران، نورون‌های دستگاه هرمی تقویت ورودی‌های تحریکی به جسم مخطط را از طریق نورون‌های کولینرژیک تحریک می‌کنند. پیشرفت علم (2022). DOI: 10.1126/sciadv.abh4315. www.science.org/doi/10.1126/sciadv.abh4315

ارائه شده توسط Champalimaud Center for the Unknown

نقل قول: مدار مغزی جدید کشف شده در یادگیری حرکتی (2022، 9 فوریه) در 9 فوریه 2022 از https://medicalxpress.com/news/2022-02-newly-brain-circuit-motor.html بازیابی شده است.

این برگه یا سند یا نوشته تحت پوشش قانون کپی رایت است. به غیر از هرگونه معامله منصفانه به منظور مطالعه یا تحقیق خصوصی، هیچ بخشی بدون اجازه کتبی قابل تکثیر نیست. محتوای مذکور فقط به هدف اطلاع رسانی ایجاد شده است.