Базальные ганглии (BG) представляют собой группу подкорковых ядер мозга, которые контролируют автоматическое поведение у людей и других видов животных. Было обнаружено, что BG проявляет специфическую активность у людей, страдающих рядом психических и нейродегенеративных расстройств, включая болезнь Паркинсона, обсессивно-компульсивное расстройство (ОКР) и шизофрению.
Вентральная спирохета (VP) является специфической структурой в лимбической системе BG, которая участвует в эмоциональной обработке человека. В то время как несколько прошлых нейробиологических исследований исследовали функции BG и его лимбической системы, роль VP все еще плохо изучена.
Исследователи из Еврейского университета, Института медицинских исследований Израиль-Канада (IMRIC), Университетской больницы Хадасса и Школы медицины Нью-Йоркского университета недавно провели исследование, направленное на то, чтобы пролить некоторый свет на функцию нейронов VP в областях мозга BG. Их результаты, представленные в статье, опубликованной в журнале Nature Neuroscience , основаны на данных, собранных в ходе классического эксперимента по кондиционированию на обезьянах.
«Возможно, из-за анатомической близости VP к GPe (внешнему сегменту pallidus globus) и морфологическому сходству клеток в этих двух областях, до недавнего времени VP считали продолжением GPe», Александр Каплан, один из исследователей, проводивших исследование, рассказал Medical Xpress. «Поэтому мы решили изучить функциональные роли вице-президента в схеме BG, используя концепцию актер-критик».
Прошлые исследования показали, что нейроны, расположенные в BG, могут быть классифицированы по различным категориям на основе их реакций на поведенческие события. Например, дофаминергические нейроны среднего мозга обычно представляют фазические ответы на сигналы, которые предшествуют вознаграждению (то есть приятному опыту), а также на получение или отсутствие получения самого вознаграждения. С другой стороны, нейроны, расположенные на главной оси BG, демонстрируют непрерывные реакции, которые поддерживаются с течением времени.
В своем исследовании Каплан и его коллеги использовали метод, называемый анализ главных компонентов (PCA) и методы кластеризации, для анализа ответов нейронов VP на связанные с репликой события. Их анализ проводился на записях активности выброса VP нейронов, собранных на обезьянах, когда они выполнили классическую задачу кондиционирования. Эта процедура в конечном итоге позволила им классифицировать разные клетки VP на две разные категории или популяции: постоянные и временные нейроны.
«Ключевыми различиями, которые мы наблюдали, было то, что устойчивые VP нейроны показали сильную положительную корреляцию с поведением обезьян (в нашем исследовании, облизывании и моргании)», объяснил Каплан. «С другой стороны, транзиентные нейроны VP были тесно связаны со скоростью, с которой изучалось соответствующее поведение. Мы также нашли убедительные доказательства, свидетельствующие о том, что переходный VP кодировал ошибки предсказания вознаграждения, в то время как устойчивые VP нейронов не».
По сути, Kaplan и его коллеги отметили, что нейроны VP в постоянной категории были постоянно активированы после того, как обезьянам был представлен визуальный сигнал, предшествующий вознаграждению. Эта активация коррелировала с общим поведением обезьяны, но она также демонстрировала некоррелированную пиковую активность.
С другой стороны, временные VP нейроны, по-видимому, демонстрируют фазированные синхронизированные ответы, сходные с таковыми, наблюдаемыми в дофаминергических нейронах среднего мозга. Эти ответы были связаны со скоростью, с которой обезьяна научилась ассоциировать определенный стимул с вознаграждением.
«В целом, я считаю, что наши выводы могут помочь нынешнему пониманию функциональной организации сети BG в целом», – сказал Каплан. «Наши результаты, свидетельствующие о том, что VP состоит из двух разных нейрональных популяций, которые играют разные роли в сети BG, и что VP физиологически отличается от GPe (несмотря на каноническое представление об обратном), особенно важны».
Результаты, собранные Kaplan и его коллегами, могли бы побудить к дальнейшим исследованиям, изучающим различия между постоянными и временными VP нейронами. Кроме того, поскольку прошлые исследования показывают, что VP участвует в обработке вознаграждения человека, различие между двумя популяциями нейронов VP может помочь лучше понять расстройства, вызывающие привыкание у людей, потенциально проложив путь к разработке более эффективных стратегий лечения.
«Одной из идей для наших будущих исследований является изучение проекций от VP до дофаминовых нейронов среднего мозга», – сказал Каплан.