Oamenii de știință au descoperit un circuit cerebral care declanșează execuția mișcării planificate

Mar 15, 2022 | Cercetare, Stiri

Mișcarea planificată este esențială pentru viața noastră de zi cu zi. În copilărie, stăteam pregătiți și așteptam strigătul „GO!” înainte de a porni de la linia de start. Ca adulți, așteptăm până când semaforul devine verde înainte de a face un viraj. În ambele situații, creierul a planificat mișcările noastre precise, dar le suprimă execuția până la un indiciu specific (exemplu: strigătul „GO!” sau lumina verde). Acum, oamenii de știință au descoperit rețeaua creierului care transformă planurile în acțiune ca răspuns la acest indiciu.

Conduși de co-primi autori Dr. Hidehiko Inagaki, Dr. Susu Chen și autorul principal Dr. Karel Svoboda, oamenii de știință și-au propus să înțeleagă modul în care indicii din mediul nostru pot declanșa mișcarea planificată.

„Creierul este ca o orchestră. Într-o simfonie, instrumentele cântă diverse melodii cu tempo-uri și timbre diferite. Colectivul acestor sunete modelează o frază muzicală. În mod similar, neuronii din creier sunt activi cu diverse modele și sincronizare, iar ansamblul activităților neuronale mediază aspectele specifice ale comportamentului nostru.”

Dr. Hidehiko Inagaki, Institutul de neuroștiințe Max Planck din Florida

De exemplu, cortexul motor este o zonă a creierului care controlează mișcarea. Tiparele de activitate în cortexul motor sunt diferite între fazele de planificare și cele de execuție ale mișcării. Tranziția între aceste modele este esențială pentru a declanșa mișcarea. Cu toate acestea, zonele creierului care controlează această tranziție erau necunoscute.

„Trebuie să existe zone ale creierului care acționează ca dirijor. Asemenea zone monitorizează indicațiile de mediu și orchestrează activitățile neuronale de la un model la altul. Dirijorul se asigură că planurile sunt transformate în acțiune la momentul potrivit”, a descris Dr. Inagaki.

Pentru a identifica circuitul neuronal care servește drept conductor pentru a iniția mișcarea planificată, echipa a înregistrat simultan activitatea a sute de neuroni, în timp ce un șoarece a efectuat o sarcină de mișcare declanșată de un semnal. În această sarcină, șoarecii au fost dresați să lingă în partea dreaptă dacă mustățile erau atinse sau în partea stângă dacă mustățile nu au fost atinse. Mai mult decât atât, animalele au trebuit să-și întârzie mișcarea până când a fost redat un sunet. Dacă șoarecele a lins în direcția corectă, a primit o recompensă.

Cercetătorii au corelat apoi modele complexe de activitate neuronală cu etapele relevante ale sarcinii comportamentale. Aceștia au descoperit că activitatea creierului are loc imediat după inițiativa și în timpul comutării între planificarea motrică și execuție. Această activitate a creierului a apărut dintr-un circuit de neuroni din mijlocul creierului, talamus și cortex.

Această lucrare a identificat un circuit neuronal critic pentru declanșarea mișcării ca răspuns la indicii de mediu.

„Am găsit un circuit care poate schimba activitatea cortexului motor de la planificarea motorie la execuție, la momentul potrivit. Acest lucru ne oferă o perspectivă asupra modului în care creierul dirijează activitatea neuronală pentru a produce un comportament complex. Lucrările viitoare se vor concentra pe înțelegerea modului în care acest circuit și altele reorganizează activitatea neuronală în mai multe regiuni ale creierului”, explică Dr. Inagaki.

Pe lângă aceste progrese fundamentale în înțelegerea modului în care funcționează creierul, această lucrare are implicații clinice importante. În tulburările motorii, cum ar fi boala Parkinson, pacienții întâmpină dificultăți în mișcarea auto-inițiată, inclusiv dificultăți la mers. Cu toate acestea, adăugarea unor indici de mediu pentru a declanșa mișcările, cum ar fi liniile de pe podea sau tonurile auditive, poate îmbunătăți în mod categoric mobilitatea pacientului. Acest fenomen, cunoscut sub numele de kinezie paradoxală, sugerează că diferite mecanisme din creier sunt recrutate pentru mișcarea auto-inițiată și mișcarea declanșată de semnal. Descoperirea rețelelor cerebrale implicate în mișcările declanșate de semnal pot ajuta la optimizarea tratamentului pentru boala Parkinson.

 

Sursă material https://www.sciencedaily.com.