(PhysOrg.com) – Новые связи начинают формироваться между клетками мозга почти сразу же, когда животные осваивают новую задачу, согласно исследованию, опубликованному на этой неделе в журнале Nature. Исследование под руководством исследователей из Калифорнийского университета в Санта-Крузе включало подробные наблюдения за процессами перепрограммирования, которые происходят в мозге во время моторного обучения.
Исследователи изучали мышей, которых учили протягивать через щель, чтобы получить семя. Они наблюдали быстрый рост структур, которые образуют связи (так называемые синапсы) между нервными клетками в моторной коре, слое мозга, контролирующем движения мышц.
“Мы обнаружили очень быстрое и надежное формирование синапсов почти сразу, в течение часа после начала тренировки,” сказал И Цзо, доцент кафедры молекулярной, клеточной биологии и биологии развития UCSC.
Команда Цзо наблюдала образование структур, называемых “дендритные шипы” которые растут на пирамидных нейронах моторной коры. Дендритные шипы образуют синапсы с другими нервными клетками. В этих синапсах пирамидные нейроны получают информацию от других областей мозга, участвующих в моторных воспоминаниях и движениях мышц. Исследователи обнаружили, что рост новых дендритных шипов сопровождался избирательным удалением ранее существовавших шипов, так что общая плотность шипов вернулась к исходному уровню.
“Это процесс ремоделирования, в котором синапсы, которые формируются во время обучения, консолидируются, в то время как другие синапсы теряются,” Цзо сказал. “Моторное обучение оставляет неизгладимый след в мозгу. Когда вы учитесь ездить на велосипеде, как только формируется моторная память, вы не забываете. То же самое верно, когда мышь изучает новый моторный навык; животное учится это делать и никогда не забывает.”
Понимание основы таких долговечных воспоминаний – важная цель для нейробиологов, что имеет значение для усилий, направленных на то, чтобы помочь пациентам восстановить способности, утраченные из-за инсульта или других травм.
“Мы инициировали исследования моторного обучения, чтобы понять процесс, который происходит после инсульта, когда пациенты должны заново учиться делать определенные вещи. Мы хотим узнать, что мы можем сделать, чтобы ускорить процесс восстановления,” Цзо сказал.
Ведущие авторы статьи о природе, Тунхуэй Сюй и Синьчжу Юй, являются постдокторантами и докторантами, соответственно, в лаборатории Цзо в UCSC. Соавторы: Эндрю Перлик, Уилли Тобин и Джонатан Цвейг из UCSC, а также Келли Теннант и Тереза Джонс из Техасского университета в Остине.
В исследовании использовались мыши, которые были генетически изменены, чтобы вырабатывать флуоресцентный белок в определенных нейронах головного мозга. Затем исследователи смогли использовать специальную технику микроскопии (двухфотонную микроскопию), чтобы получить четкие изображения тех нейронов, которые находятся у поверхности мозга. Техника неинвазивной визуализации позволила им увидеть изменения в отдельных клетках мозга мышей до, во время и после того, как мышей обучили задаче поиска семян.
“Мы смогли проследить одни и те же синапсы с течением времени, чего раньше не делали в исследованиях моторного обучения,” Цзо сказал. “Мы показали, что структурные изменения в головном мозге происходят гораздо раньше, чем предполагалось.”
Результаты исследования показали, что новообразованные дендритные шипы изначально нестабильны и проходят длительный процесс отбора в процессе обучения, прежде чем превратиться в стабильные синапсы.
Когда четыре месяца спустя ранее обученных мышей снова вводили в выполнение задачи, их навыки выполнения задачи оставались высокими, а изображения их мозга не демонстрировали усиленного формирования позвоночника. Однако, когда ранее обученных мышей обучали новому навыку, они демонстрировали улучшенное формирование и устранение позвоночника, аналогичное тому, которое наблюдалось во время первоначального обучения. Кроме того, шипы, которые сформировались во время первоначального обучения, сохранялись после процесса ремоделирования, который сопровождал обучение новой задаче.
Эти данные свидетельствуют о том, что различные двигательные модели поведения сохраняются с использованием разных наборов синапсов в головном мозге, сказал Цзо. Один из вопросов, который она хотела бы изучить в будущих исследованиях, заключается в том, как эти результаты применимы к различным типам обучения.
“В Китае, где я вырос, мы много запоминаем в школе. Какие изменения происходят в мозгу во время обучения и запоминания, и как лучше всего закрепить эти воспоминания? Мы действительно не знаем, как лучше всего учиться и запоминать,” она сказала.
Вот ещё на днях про то где можно купить подарочную карту apple почитал на этих выходных и вы знаете мне эта информация очень помогла. Если и вас интересует подобное, то и вам стоит посмотреть.