Активація крихітного кластера нейронів у стовбурі мозку, який зупиняє рух, може одночасно змусити тварину віддавати перевагу місцю, де вона завмерла, згідно з новим дослідженням китайських науковців.
Дослідження
Guanghui Li, Xingfei Hou та Zhenxiang Zhao з кількох інститутів Китаю створили повністю автоматизовану систему, яка відстежує положення щура в реальному часі та вмикає лазер у його мозку, щойно він потрапляє в певну зону. Лазер активує нейрони в ростральному педункулопонтинному ядрі (PPN), ділянці стовбура мозку, відомій тим, що при стимуляції зупиняє поточний рух.
Використовуючи камеру OpenMV Cam H7 Plus та вбудовані моделі нейронних мереж, система могла визначати місцезнаходження щура з високою точністю та ініціювати синє світло 473 нм через оптичне волокно, імплантоване в PPN. У 9 щурів, які експресували каналродопсин у CaMKIIα-позитивних нейронах, лазер надійно викликав тимчасовий моторний ступор — щури переставали рухатися на кілька секунд.
Коли зону стимуляції поєднали з моторним ступором, у щурів розвинулася стійка перевага місця. Під час 15-хвилинного тестового сеансу вони проводили значно більше часу в зоні стимуляції порівняно з базовим рівнем, хоча вона асоціювалася з вимушеною нерухомістю. Ефект з'явився після лише 2-3 тренувальних сеансів, кожен тривалістю 30 хвилин.
Ключові цифри: понад 80% спроб стимуляції успішно викликали ступор, а показники умовної переваги місця зросли приблизно на 40% відносно до тренування. Контрольні експерименти з жовтим світлом (561 нм) або щурами без експресії опсину не показали ефекту, підтверджуючи специфічність оптогенетичної маніпуляції.
Чому це важливо
Це дослідження надає одні з найчіткіших доказів того, що структура стовбура мозку може поєднувати моторне пригнічення з підкріпленням. Чому тварина віддає перевагу місцю, де вона завмерла? Автори припускають, що PPN може бути частиною ланцюга, який призначає цінність безпеці — нерухомість може бути винагородою в загрозливих ситуаціях. Для людей це може перекластися в розуміння того, як ми вчимося асоціювати певні середовища зі спокоєм або пильністю, і чому деякі люди відчувають потяг до тихих, низькостимуляційних просторів.
Сама автоматизована система є проривом: вона працює на недорогому обладнанні (менше 200 доларів) і використовує нейронну мережу з відкритим кодом для відстеження тварин без втручання людини. Це робить експерименти із замкненим циклом в нейронауці доступнішими для більшої кількості лабораторій, потенційно прискорюючи відкриття про те, як взаємодіють моторні та емоційні ланцюги.
Що ви можете зробити
Хоча ви не можете оптогенетично стимулювати власний стовбур мозку, ви можете звернути увагу на власні зв'язки між рухом та емоціями. Помічайте, коли відчуваєте сильний імпульс зупинити рух — чи пов'язано це з конкретним місцем або контекстом? Практика усвідомленості під час щоденних поїздок або в улюбленому кріслі може допомогти вам відкрити ваші власні переваги місця. Для когнітивних тренувань спробуйте рівні тренування мозку від iqgenio, які кидають виклик часу реакції та просторовій пам'яті — навичкам, що залежать від цілісної інтеграції моторики та настрою.
Джерело: arXiv q-bio.NC
Цікавитесь власним мозком? Пройдіть наш безкоштовний адаптивний IQ тест або спробуйте 306 рівнів тренування мозку.
