健康

精度のある配電盤：脳が動きをライセンスする方法

脳の奥深くのニューロンは、動きを開始するのに役立つだけでなく、積極的に抑制し、驚くべき精度で抑制します。これは、ジャーナルに掲載されたバーゼル大学とフリードリッヒミッシャー生物医学研究所（FMI）の研究者による新しい研究の結論です。 自然。調査結果は、パーキンソン病などの神経障害をよりよく理解するために特に関連しています。 リンゴに手を伸ばすか、スプーンを口に持ち込む - これらの一見単純な行動は、脳の非常に複雑なプロセスに依存しています。このオーケストレーションの重要なプレーヤーは、大脳基底核として知られる根深い脳領域です。長い間、大脳基底核の出力信号は主にブレーキとして機能し、望ましくない行動を抑制すると考えられていました。 シルビア・アーバー教授率いる研究者は、マウスで、大脳基底核の特定のニューロンが、いつ、いつ特定の動きを積極的に停止するかについて非常に正確な決定を下していることを示しています。一緒に、これらの動的信号は動きのタイミングをライセンスします。 大脳基底核：中央の配電盤 これらの洞察は、大脳基底核がどのように機能するかという長年のモデルに挑戦します。伝統的な見解によると、脳内のモーターセンターを継続的に阻害することにより、大脳基底核制御の動きは、動きが許可された場合にのみ短時間「ブレーキを放出」します。 「しかし、このモデルは、腕と手の調整された行動に関与する動きなど、複雑な動きの点ではるかに不足しています」とアーバーは説明します。 この研究では、脳幹のモーターセンターに信号を送信する大脳基底核の主要な出力ステーションであるいわゆる大量nigra pars reticulata（SNR）に焦点を当てています。研究者は驚くべき発見をしました。この地域のニューロンは、運動を阻害するためだけに発砲しません。代わりに、それらは非常に動的なアクティビティパターンを表示します - 実行されている動きに正確にタイミングがあります。複雑な動作中、SNRニューロンは、アクティビティの増加と減少の間に複数回切り替え、各ニューロンは特定の動的パターンを備えています。したがって、大脳基底核の出力は、忙しい交差点で微調整された信号機のシステムのように機能します。計画されたアクションに応じて、特定の動きの場合、各光は特定の動きに対して緑または赤に変わります。このようにして、複雑な動作は、SNRニューロンが提供するこれらの「GO」と「停止」信号のタイミングによって支配される個々の動きから構築できます。 細粒の動き制御 これらのプロセスを調査するために、Arberの博士課程の学生のうち2人がマウスで脳活動を記録しました。彼らは、個々のSNRニューロンが移動段階に応じて非常に異なって反応することを発見しました。腕が到達したとき、手を握りしめた、または格納されたとき、特定のニューロンは活動を増加させ、他のニューロンは一時停止しました。 「これらの信号がどれほど細かく調整されているかは驚くべきことです」と、研究の主任著者であるアントニオ・ファラコニとハーシュ・カノディアは同意します。 「SNRニューロンは、非常に特定の動きの間に活動を一時停止し、他の選択中にそれを増やします。」 光学技術を使用して、研究者はSNRニューロンを操作しました。彼らは、これらのニューロンを活性化することで行動をブロックしたことを示すことができました。おそらく最も驚くべきことに、動きのわずかな変化でさえ、SNRシグナル伝達の正確な調整が伴いました。脳幹の下流のモーターセンターは、SNRに信号を送り返すことで反応しました。したがって、SNRの「信号機」が緑色になったとき、下流のニューロンが本質的にガスペダルを押して、動きの実行を可能にします。これは、一般的な「GO」または「STOP」メカニズムよりもはるかに細かく、非常に具体的な動きベースのコーディングシステムを指します。 運動障害を治療するための新しい手段 この研究では、活性化と抑制の微調整された相互作用を通じて、脳がどのように微妙な動きを制御するかを鮮明にし、運動制御の理解を再構築します。これには重要な影響があります。パーキンソン病や舞踏病のような障害では、この繊細なバランスが破壊され、パーキンソン病患者の動きを開始するのが難しいなどの特徴的な症状につながります。 「大脳基底核が正常な動きをどのように調整するかを理解すれば、このシステムがバランスが崩れたときに、よりターゲットを絞った治療を開発できます」とリード研究者のアーバーは説明します。 #精度のある配電盤脳が動きをライセンスする方法