Активация крошечного кластера нейронов в стволе мозга, останавливающего движение, может одновременно заставить животное предпочитать место, где оно замерло, согласно новому исследованию китайских ученых.
Исследование
Гуанхуэй Ли, Синфэй Хоу и Чжэньсян Чжао из нескольких учреждений Китая создали полностью автоматизированную систему, которая отслеживает положение крысы в реальном времени и направляет лазер в ее мозг в момент входа в определенную зону. Лазер активирует нейроны в ростральном педункулопонтинном ядре (PPN), области ствола мозга, известной тем, что при стимуляции останавливает текущее движение.
Используя камеру OpenMV Cam H7 Plus и встроенные модели нейронных сетей, система могла определять местоположение крысы с высокой точностью и запускать синий свет 473 нм через оптоволокно, имплантированное в PPN. У 9 крыс, экспрессирующих каналродопсин в нейронах CaMKIIα, лазер надежно вызывал кратковременную остановку движения — крысы переставали двигаться на несколько секунд.
Когда зона стимуляции была связана с остановкой движения, у крыс развивалось выраженное предпочтение места. В 15-минутных тестовых сессиях они проводили значительно больше времени в зоне стимуляции по сравнению с исходным уровнем, даже несмотря на то, что она ассоциировалась с принудительной неподвижностью. Эффект проявлялся после всего 2-3 тренировочных сессий, каждая продолжительностью 30 минут.
Ключевые цифры: более 80% попыток стимуляции успешно вызывали остановку, а показатели условного предпочтения места увеличились примерно на 40% по сравнению с предтренировочным уровнем. Контрольные эксперименты с желтым светом (561 нм) или с крысами без экспрессии опсина не показали эффекта, подтверждая специфичность оптогенетического воздействия.
Почему это важно
Это исследование предоставляет одни из самых убедительных доказательств того, что структура ствола мозга может связывать подавление движения с подкреплением. Зачем животному может нравиться место, где оно замирало? Авторы предполагают, что PPN может быть частью цепи, которая приписывает ценность безопасности — оставаться неподвижным может быть вознаграждением в угрожающих ситуациях. Для людей это может означать понимание того, как мы учимся связывать определенные среды со спокойствием или настороженностью, и почему некоторые люди чувствуют влечение к тихим, малому стимулирующим пространствам.
Сама автоматизированная система является прорывом: она работает на недорогом оборудовании (менее 200 долларов) и использует нейронную сеть с открытым исходным кодом для отслеживания животных без вмешательства человека. Это делает эксперименты по замкнутому циклу нейробиологии доступными для большего числа лабораторий, потенциально ускоряя открытия о том, как взаимодействуют двигательные и эмоциональные цепи.
Что вы можете сделать
Хотя вы не можете оптогенетически стимулировать свой собственный ствол мозга, вы можете обратить внимание на свои собственные связи между движением и эмоциями. Обратите внимание, когда вы чувствуете сильное желание остановиться — связано ли это с конкретным местом или контекстом? Практика осознанности во время ежедневных поездок или в любимом кресле может помочь вам раскрыть собственные предпочтения мест. Для когнитивной тренировки попробуйте уровни тренировки мозга от iqgenio, которые бросают вызов времени реакции и пространственной памяти — навыкам, зависящим от интегрированной двигательно-настроенческой системы.
Источник: arXiv q-bio.NC
Любопытно узнать свой мозг? Пройдите наш бесплатный адаптивный IQ-тест или попробуйте 306 уровней тренировки мозга.
