Eγκεφαλικό κύκλωμα ενεργοποιεί την εκτέλεση προγραμματισμένης κίνησης

Η προγραμματισμένη κίνηση είναι απαραίτητη για την καθημερινή μας ζωή και συχνά απαιτεί καθυστερημένη εκτέλεση. Ως οδηγοί, περιμένουμε μέχρι να γίνει πράσινο το φανάρι πριν στρίψουμε. Στην περίπτωση αυτή, ο εγκέφαλος έχει σχεδιάσει τις ακριβείς κινήσεις μας, αλλά καταστέλλει την εκτέλεσή τους μέχρι ένα συγκεκριμένο σύνθημα (π.χ. το πράσινο φως). Τώρα, οι επιστήμονες ανακάλυψαν το κύκλωμα του εγκεφάλου που μετατρέπει τα σχέδια σε δράση ως απάντηση σε αυτό το σύνθημα.

Για να προσδιορίσει το νευρικό κύκλωμα που χρησιμεύει ως αγωγός για την έναρξη της προγραμματισμένης κίνησης, η ερευνητική ομάδα κατέγραψε ταυτόχρονα τη δραστηριότητα εκατοντάδων νευρώνων, ενώ ένα ποντίκι εκτέλεσε μια εργασία κίνησης που πυροδοτήθηκε από το σήμα. Σε αυτήν την εργασία, τα ποντίκια εκπαιδεύτηκαν να γλείφουν προς τα δεξιά εάν ακουμπούσαν μουστάκια ή προς τα αριστερά εάν δεν ακουμπούσαν τα μουστάκια. Εάν έγλειφαν προς τη σωστή κατεύθυνση, ανταμείβονταν. Ωστόσο,  έπρεπε να περιμένουν μέχρι το σύνθημα. Μόνο οι σωστές κινήσεις μετά από αυτό θα ανταμείβονταν Ως εκ τούτου, τα ποντίκια διατηρούσαν ένα σχέδιο της κατεύθυνσης προς την οποία θα γλείψουν και θα εκτελέσουν το προγραμματισμένο γλείψιμο με το σύνθημα.

Στη συνέχεια, οι επιστήμονες συσχέτισαν πολύπλοκα μοτίβα νευρωνικής δραστηριότητας με σχετικά στάδια της εργασίας συμπεριφοράς. Οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι η εγκεφαλική δραστηριότητα εμφανίζεται αμέσως μετά την έναρξη και κατά τη διάρκεια της εναλλαγής μεταξύ κινητικού σχεδιασμού και εκτέλεσης.

Για να ελέγξει εάν αυτό το κύκλωμα λειτουργούσε ως αγωγός, η ομάδα χρησιμοποίησε οπτογενετική. Αυτή η προσέγγιση έδωσε τη δυνατότητα στους επιστήμονες να ενεργοποιήσουν ή να αδρανοποιήσουν αυτό το κύκλωμα χρησιμοποιώντας το φως. Η ενεργοποίηση αυτού του κυκλώματος κατά τη φάση σχεδιασμού της εργασίας συμπεριφοράς άλλαξε την εγκεφαλική δραστηριότητα του ποντικιού και το έκανε να γλείψει. Από την άλλη πλευρά, η απενεργοποίηση του κυκλώματος κατά το σύνθημα κατέστειλε την κίνηση. Τα ποντίκια παρέμειναν σε ένα στάδιο κινητικού σχεδιασμού σαν να μην είχαν λάβει το σύνθημα μετάβασης.

Αυτή η εργασία της Δρ. Inagaki και των συνεργατών της εντόπισε ένα νευρωνικό κύκλωμα κρίσιμο για την ενεργοποίηση της κίνησης ως απόκριση σε περιβαλλοντικά στοιχεία. Η Δρ Inagaki εξηγεί πώς τα ευρήματά τους δείχνουν γενικεύσιμα χαρακτηριστικά ελέγχου συμπεριφοράς. "Βρήκαμε ένα κύκλωμα που μπορεί να αλλάξει τη δραστηριότητα του κινητικού φλοιού από τον κινητικό σχεδιασμό στην εκτέλεση την κατάλληλη στιγμή.

Απολαμβάνετε το περιεχόμενο μας? Εγγραφείτε στο newsletter μας!

Αυτό μας δίνει μια εικόνα για το πώς ο εγκέφαλος επηρεάζει τη νευρωνική δραστηριότητα για να παράγει σύνθετη συμπεριφορά. Η μελλοντική έρευνα θα επικεντρωθεί στην κατανόηση του τρόπου με τον οποίο αυτό το κύκλωμα και άλλα αναδιοργανώνουν τη νευρωνική δραστηριότητα σε πολλές περιοχές του εγκεφάλου».