Вирус окрашивает в красный цвет соединения, покидающие неостриатум везде, где он выражен, но не везде, как ожидалось. В сконструированной линии мышей нейроны уже были флуоресцентными, и красный цвет смешался с зеленым, чтобы сформировать оранжево-желтый оттенок в месте расположения неостриатума. Внутри этой оранжево-желтой зоны находятся зеленые «острова», которые вирус пощадил. Это группировки ячеек “патч”. У обычных мышей эти области были бы распределением темных пятен.
Исследователи из отдела мозговых механизмов для поведения при аспирантуре Окинавского института науки и технологий обнаружили сюрприз, составив карту точной связи внутри структуры мозга, называемой неостриатумом. Группы ячеек здесь, похоже, не разговаривают друг с другом, и их функционирование менее взаимозависимо, чем предполагалось ранее. Их результаты были опубликованы в журнале Brain Structure and Function.
Неостриатум является частью более крупной системы мозга, которая планирует и выполняет произвольные движения. Он состоит из нейронов типа «патч» и «матрица», которые сгруппированы отдельно. Но эти группировки по-прежнему сплетаются в трехмерный лабиринт. Отсутствие перекрестных разговоров между ними, выявленное в этом исследовании, имеет значение для изучения таких заболеваний, как болезнь Паркинсона, поражающая нервную систему.
У пациента с болезнью Паркинсона неостриатум обеднен химическим дофамином, который помогает регулировать и усиливать двигательные реакции в головном мозге. Этим пациентам чрезвычайно трудно начинать повседневную деятельность, например, стоять или ходить. Тем не менее, в чрезвычайных ситуациях они справляются с задачей, а иногда даже находят лестницу проще. Это нейро-научная головоломка.
Исследователи OIST, опубликовавшие результаты исследования болезни Паркинсона у мышей. Сначала они заразили все выходы, выходящие из неостриатума, вирусом, который делает клетки чувствительными к свету. Они ожидали, что все связи сработают, а клетки в неостриатуме загорятся после стимуляции срезов мозга. Но, к их удивлению, некоторые части не.
В этот момент опытный глаз руководителя подразделения OIST проф. Гордон Арбутнотт распознал распределение этих темных пятен как ячейки клеток, которые он помог нанести на карту несколькими годами ранее. Вирус пощадил их. Это случайное открытие позволило исследователям стимулировать компартменты «патч» и «матрица» по отдельности. Они не смогли найти активных связей между двумя областями.
Чтобы найти поведенческую связь у мышей, исследователи OIST сначала обучили голодных мышей хвататься за кормовые гранулы, а затем использовали вирус для временной деактивации всех матричных компартментов в части неостриатума, которая ранее была связана с использованием передней лапы.
Имея в своем распоряжении только “ патч-клетки ”, мыши не могли схватить гранулы, но продолжали тянуться к ним. Постоянные неудачи не обескураживали их, как здоровых мышей.
Хотя общий результат подтверждает более старые анатомические предположения о том, что группы «патч» и «матрица» независимы, проф. Арбутнотт не совсем убежден.
Результат открывает новые возможности для изучения неостриатума. Хотя большинство исследований за последнее десятилетие было сосредоточено на отображении соединений, выходящих из него, результат OIST представляет собой легкий толчок в правильном направлении – внутрь, а не наружу.
"Самый простой уровень объяснения, который я могу придумать, заключается в том, что одна часть выносит оценочное суждение на основе предыдущего опыта, а другая контролирует движение. Но правда ли, что одна часть выполняет один вид вычислений, не консультируясь с другой частью?? Это большой вопрос для меня," он сказал.