Как выглядят ритмы пространства в головном мозге

Нейробиологи из Университета Калифорнии в Лос-Анжелесе (UCLA) показали, что ритмические колебания мозговой активности, соответствующие тета-волнам, синхронизируют деятельность нейронных комплексов в медиальной височной доле, и таким образом играют решающую роль в обработке информации о пространственной навигации. А удалось это узнать с помощью имплантированных в мозг датчиков.

Одновременное отслеживание движения и запись iEEG в зоне медиальной височной доли человека. Credit: UCLA

Низкочастотные тета-колебания (6-12 Гц) на электроэнцефалографии, которые у людей до недавних пор зарегитрировать было крайне сложно, наиболее заметно проявились у слепых людей, которые при передвижении полагались на трость. Исследователи предположили, что слепой человек исследует новую для него среду с помощью множества чувств, что требует большей активности мозга. Подробнее о работе изложено в статье, опубликованной в Current Biology.

Тета-волны – это один из нескольких типов ритмической электрической активности мозга. Они характерны для более глубоко расположенных структур и названы в честь восьмой буквы греческого алфавита, потому что, как правило, совершают около восьми колебаний вверх и вниз в секунду.

Учёные давно подозревали, что тета-колебания поддерживают нашу способность изучать новые места и кодировать новые воспоминания, как это происходит у крыс, но ранее не могли проверить гипотезу на людях, так как регион, ответственный за регулирование пространственной навигации, находится глубоко внутри мозга. К тому же людям запрещалось двигаться, так как неинвазивное снятие активности той или иной зоны (например, при фМРТ) предполагало неподвижное состояние добровольца.

В этой работе учёным удалось подобраться к этому региону ближе, ведь здесь использовалась имплантация беспроводного нейростимулятора NeuroPace для непосредственной записи активности с точностью до миллиметра. Данные в режиме реального времени загружались с этого имплантата в компьютер во время того, пока человек мог свободно передвигаться по помещению.

Пример тета-осцилляций в зоне медиальной височной коры. Credit: UCLA

Работа проводилась на четырёх добровольцах, которым ранее во время нейрохирургической операции имплантировались устройства, позволяющие предотвращать эпилептические приступы. Одетые в костюмы для захвата движений, добровольцы с разной скоростью ходили в большой комнате, а команда UCLA отслеживала движения и позже коррелировала их с волнами глубокой мозговой активности.

Данные показали, что тета-колебания, связанные с движением, действительно существуют у людей и что их они гораздо выраженнее во время движения, чем при неподвижности. Однако, в отличие от грызунов, эти волны встречаются в виде коротких «пробежкек» со средней продолжительностью ~400 мс, которые более распространены во время быстрых и медленных движений.

Пример отслеживания движений в режиме реальном времени для каждого участника эксперимента.  Credit: UCLA

Используя редкую возможность изучить в том числе активность мозга слепого от рождения участника, исследователи обнаружили, что как распространённость, так и продолжительность тета-волн по сравнению с другими испытуемыми у него увеличены.

Способность перемещаться – это важная часть повседневной жизни, и это исследование проливает свет на связь тета-колебаний с человеческим обучением, памятью и исследованием окружающего мира. Кроме того, забывание маршрута домой, например, может служить одним из первых признаков ранней стадии болезни Альцгеймера, а эти результаты смогут помочь в будущих исследованиях и в разработке новых методов лечения пациентов с нарушениями памяти.

Текст: Анна Хоружая

Theta Oscillations in the Human Medial Temporal Lobe during Real-World Ambulatory Movement by Zahra M. Aghajan, Peter Schuette, Tony A. Fields, Michelle E. Tran, Sameed M. Siddiqui, Nicholas R. Hasulak, Thomas K. Tcheng, Dawn Eliashiv, Emily A. Mankin, John Stern, Itzhak Fried, and Nanthia Suthana in Current Biology. Published online November 2017

doi:10.1016/j.cub.2017.10.062

Источник: neuronovosti.ru

Комментарии: