Инструмент, разработанный в MIT, одновременно измеряет химические и электрические сигналы мозга. С его помощью ученым удалось обнаружить корреляцию между дофаминовой системой и бета-волнами мозга в контексте болезни Паркинсона. При этом оказалось, что отношение это носит намного более сложный характер, чем считалось ранее.
Когда мозг обрабатывает информацию, электрические заряды носятся между нейронными цепями, а нейромедиаторы передают молекулярные сообщения от клетки к клетке. Обе формы коммуникации жизненно важны, но поскольку их обычно изучают по-отдельности, мало что известно о том, как они взаимодействуют, регулируя наше поведение, настроение и функции мозга.
Нейробиологи из лаборатории MIT сконцентрировали внимание на системе передачи дофаминовых сигналов и скоординированных волнах электрической активности — колебаниях бета-волн. Исследования пациентов с болезнью Паркинсона показали, что между ними есть прочная обратная корреляция, сообщает MIT News. Тремор, медлительность и другие симптомы этого заболевания нарастают вместе с падением уровня дофамина и, в то же время, осцилляции бета-волн возрастают до аномальных значений.
Обычно колебания бета-волн наблюдаются в участках мозга, которые управляют осознанными или запланированными движениями человека. Их роль в болезни Паркинсона не изучена, но поскольку симптомы пациентов ухудшаются вместе с ростом бета-активности, исследователи надеялись, что будет полезно провести наблюдение за развитием болезни и реакцией пациентов на лечение.
Изучив оба типа сигналов в мозге макак-резус, ученые установили, что отношения между активностью бета-волн и дофамином более сложные, чем считалось ранее. Наблюдая за действиями обезьян, выполняющих простые задания, они следили за обоими типами сигналов одновременно и измеряли их с высокой точностью.
Это позволило им обнаружить, что бета-активность действительно нарастает, когда падает уровень дофаминовых сигналов — но только в определенных участках полосатого тела и при выполнении определенных задач. Ценность вознаграждения и сложность движений также влияли на отношение между двумя типами сигналов.
«Изучение электрических сигналов бок о бок с химическими очень важно для понимания работы мозга», — сказала Хелен Швердт, одна из участников проекта.
В ходе проведенного с обезьянами эксперимента команда ученых из Японии обнаружила, какую роль играют дофаминовые нейроны в процессе принятия сложных решений. В первую очередь, их интересовало, что делают эти нейроны в процессе, а не после принятия решений. Они выяснили, что одни нейроны оценивают объем награды, а другие участвуют в финальном выборе: да или нет.
