МОСКВА, 21 сен - РИА Новости. Ученые впервые сумели показать, что слаженность работы различных типов нервных клеток головного мозга достигается за счет характерных ритмов их работы, благодаря которым даже удаленные друг от друга нейроны получают возможность работать сообща, говорится в статье, опубликованной в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.
Именно эта способность нейронов из различных отделов головного мозга и позволяет человеку и животным выполнять сложные действия при восприятии окружающего мира, выработке ответной реакции и воплощении её в собственных действиях.
Например, даже такое простое действие, как попытка поймать на лету подброшенный мяч требует, во-первых, активации области мозга, ответственной за зрительное восприятие, на основании чего мозг затем с помощью отдельных нейронов рассчитывает траекторию и скорость полета, выбирает подходящее время для действия и затем направляет работу мышц, заставляющих руки ловить мяч.
Нейроны, отвечающие за выполнение всех этих функций в отдельности, находятся в удаленных друг от друга областях головного мозга, а потому ученые до последнего времени не знали, каким образом им удается работать сообща.
"Наша работа показывает, что так называемые нервные осцилляции - коллективные колебания электрической активности - являются критическим механизмом организации активности индивидуальных нейронов", - сказал ведущий автор исследования Хосе Кармена (Jose Carmena), слова которого приводит пресс-служба Калифорнийского университета в Беркли.
В своей работе команда Кармена проанализировала данные электрической активности различных групп нейронов головного мозга четырех обезьян - макак. Животные находились под наблюдением в течение четырех лет. Две из них были задействованы в выполнении умственных задач с помощью специальных компьютерных программ, а две другие выполняли умственные задачи, связанные с непосредственными целенаправленными действиями в меняющейся окружающей среде.
При этом с помощью массива электродов, внедренных в мозг животных, ученые проводили запись коллективной активности его нервных клеток. Авторы публикации пытались выявить взаимосвязь между возникновением пиковых потенциалов, так называемых спайков, в активности нейронов, передающих нервные импульсы от одной нервной клетки к другой или вызывающих сокращения мышц, с фоновыми ритмами электрических колебаний в тканях головного мозга.
Как выяснилось, различные нейроны головного мозга в удаленных друг от друга отделах оказались "настроены" на одну и ту же частоту этих колебаний. Именно работа на этой частоте и помогает им выполнять операции с информацией сообща. Например, нейроны, работающие на частоте 25-40 герц, особенно важны для корректного планирования выполнения движений тела.
"Когда множества нейронов, распределенных по всему мозгу, настроены на специфический для них шаблон электрической активности на определенной частоте, то в дальнейшем в какой бы части мозга этот тип активности ни возникал, настроенные на него нейроны могут функционировать как единое целое", - отметил соавтор статьи Райан Кэнолти (Ryan Canolty).
При этом два нейрона, находящиеся рядом в коре головного мозга, могут быть совершенно не зависимыми друг от друга и активизироваться в совокупности с абсолютно разными группами нейронов.
"Это работает как радиосвязь на разных частотах, используемая для оповещения гражданских лиц, сотрудников милиции, пожарных и спасателей, координирующих свою работу в условиях чрезвычайной ситуации где бы то ни было", - добавил Кэнолти.
Ученые полагают, что их исследование поможет разработке нового поколения систем обмена данными между мозгом и электронными устройствами или новых методик лечения расстройств в работе мозга с помощью электрической стимуляции.
