Дослідження: відділ мозку, який контролює рух, також керує почуттями
Мозочок відповідає не лише за координацію рухів. Нові дослідження показують, що це, по суті, центр сенсорного та емоційного оброблення у мозку. Про це йдеться у статті Р. Дугласа Філдса, нейробіолога і міжнародного авторитету у галузі розвитку мозку та клітинних механізмів пам’яті на сайті Quanta Magazine.
Ці дослідження, наприклад, відкривають нове розуміння давніх практик роботи з тілом, таких, наприклад, як йога чи цигун або розуміння певних психічних розладів.
Останніми десятиліттями нейронаука досягла приголомшливих успіхів, і все ж одна з найважливіших частин мозку залишається загадкою. Це мозочок, який розташований у задній частині мозку. Мозочок містить три чверті всіх нейронів мозку, які організовані майже кристалічно, на відміну від заплутаних заростей нейронів в інших місцях «великого» мозку.
В енциклопедичних статтях і підручниках підкреслюється, що мозочок відповідає за управління рухами тіла. Те, що мозочок виконує цю функцію, ми знаємо ще зі школи. Але тепер вчені підозрюють, що ця давня точка зору є короткозорою.
У листопаді на щорічній зустрічі Товариства нейронаук у Вашингтоні, найбільшому зібранні нейробіологів у світі, пара нейробіологів організувала симпозіум, присвячений новим відкритим функціям мозочка, не пов’язаним із моторним контролем. Нові експериментальні методи показують, що, крім контролю за рухом, мозочок регулює складну поведінку, соціальну взаємодію, агресію, робочу пам’ять, навчання, емоції та багато іншого.
Відповідальний не тільки за рух
Зв’язок між мозочком і рухом відомий ще з ХІХ століття. Пацієнти, які зазнали травми цієї ділянки мозку, мали труднощі з рівновагою та рухами, що не залишало сумнівів у тому, що мозочок є критично важливим для координації рухів. Протягом десятиліть неврологи розробили детальне розуміння того, як унікальна нейронна схема мозочка контролює рухову функцію.
У 1998 році у журналі Brain неврологи повідомили про емоційні та когнітивні розлади у пацієнтів з ураженням мозочка. Наприклад, у 1991 році 22-річна студентка коледжу впала під час катання на ковзанах, комп’ютерна томографія виявила пухлину в мозочку. Після того як її видалили хірургічним шляхом, вона втратила здатність грамотно писати, рахувати в умі, називати звичайні предмети або копіювати прості схеми. Також погіршився її настрій. Вона ховалася під ковдрою і поводилася неадекватно, роздягалася у коридорі і розмовляла, як маленька дитина. Соціальна взаємодія, зокрема впізнавання знайомих облич, також була порушена.
Такі випадки спантеличили вчених. Вважалося, що ці когнітивні та емоційні функції високого рівня розташовані у корі головного мозку та лімбічній системі.
Незважаючи на ці дані клінічних досліджень, які свідчать про те, що загальноприйнята думка йде хибним шляхом, провідні авторитети досі наполягають на тому, що функція мозочка полягає в управлінні рухом і не більше.
Хоча є неврологи, які давно помічали нервово-психічні порушення у своїх пацієнтів, однак не існувало чітких анатомічних доказів того, як унікальна нейронна схема мозочка може регулювати психологічні та емоційні функції, про які повідомлялося, тому клінічні звіти були проігноровані.
Тепер завдяки кращому розумінню схеми роботи мозочка можна довести, що ці дослідження правильні, а домінувальна думка помилкова.
Електропроводка у мозочку
Рівень взаємозв’язку надає 50 млрд нейронів мозочка дивовижну здатність до інтеграції. Ця унікальна для мозочка схема може обробляти величезну кількість вхідних даних, що надходять від органів чуття, щоб регулювати рух тіла. Плавні рухи балерини вимагають від мозочка швидко оброблення інформації від усіх органів чуття, відстежуючи зміну положення кінцівок, підтримуючи рівновагу і картографуючи простір, в якому рухається тіло. Мозочок використовує цю динамічну інформацію, щоб керувати м’язами з точною синхронізацією, і робить це у правильному соціальному контексті, керуючись емоціями та мотивацією.
Неврологи зараз усвідомлюють, що потужна нейронна схема у мозочку, яка інтегрує інформацію для руху тіла, також дає йому змогу керувати складними розумовими процесами і поведінкою.
Наприклад, під час розмови ви ставите запитання, а хтось дає відповіді. Це складна поведінка. Потрібно зрозуміти промову, сформулювати відповідь, а потім за допомогою м’язів вимовити слова. Також треба сприймати мову тіла та інші тонкі сигнали.
Координація цих різноманітних функцій потребує залучення майже усіх функцій мозку — від регуляції серцевого ритму і кров’яного тиску, що здійснюється у глибоких відділах мозку, до оброблення сенсорної та емоційної інформації, яку виконує лімбічна система. Це також потребує взаємодії з когнітивними функціями найвищого рівня — розумінням, гальмуванням та ухваленням рішень у префронтальній корі головного мозку. Для цього мозочок повинен мати зв’язки, які охоплюють весь мозок. Досі доказів цього не було, але нові методи відкривають ці шляхи.
Нові дослідження
Нові методи дали змогу нейроанатомам простежити сигнали від мозочка через точки ретрансляції, йдучи за ними по всьому мозку. Дослідники можуть, наприклад, вводити віруси сказу в нейрони, щоб точно бачити, з якими саме нейронами вони контактують. Вони створили генетично модифіковані флуоресцентні білки, які спалахують під час нейронного імпульсу, щоб бачити потік трафіку в нейронних ланцюгах. Вони також можуть відстежувати сліди, які залишає рух нейронів. Поява білків, що виробляються під час спрацьовування нейронів, може допомогти ідентифікувати усі клітини, які взаємодіють у нейронній мережі, коли виконується певна поведінка.
На симпозіумі дослідники поділилися новими захопливими результатами, отриманими за допомогою цих нових методів, які демонструють нове розуміння мозочка.
Також цікаво, що мозочок у людей з аутизмом часто менший, і Олександра Бадура з Медичного центру Університету Еразма у Роттердамі представила нові дані, які свідчать про те, що мозочок задіяний в аутизмі, оскільки він є центром сенсорного входу, особливо для сигналів, пов’язаних із соціальним контекстом.
Андреас Тіме з Університетської лікарні Ессена у Німеччині представив новий клінічний тест, який використовується для точної діагностики емоційних та когнітивних порушень, спричинених пошкодженням мозочка.
Ці нові революційні дослідження показують, що мозочок, окрім контролю за рухом, регулює складну соціальну та емоційну поведінку. Щоб досягти такого глобального впливу, мозочок повинен бути центром оброблення даних, який має зв’язки з усім мозком. Не дивно, що у ньому так багато нейронів. Щоб самостійно здійснювати управління такого високого рівня, мозочок має бути, по суті, маленьким мозком, тож і названий так не випадково.
