Учёные установили, как именно в мозжечке закрепляются двигательные навыки

Правда, доказано это пока на мышах, но выводы всё равно интересные. Нейроны мозжечка обеспечивают уточнение действий в соответствии с полученными сенсорными сигналами. Например, если вы попытались резко поднять что-то тяжёлое и это вам не удалось, во второй раз вы почти бессознательно измените характер и направленность своих усилий. За расчёт того, как следует подойти к задаче, на основе предыдущего опыта отвечают именно клетки мозжечка. Как именно происходит запоминание неудачного опыта и обучение более правильным действиям — до сих пор изучается. В исследовании этого недавно продвинулись португальские учёные из Центра исследований неизвестного Фонда Шамполидо. Статья об их необычном эксперименте с мышами опубликована в Nature Neuroscience.

Исследователи изучали роль в процессах обучения лиановидных (лазающих) волокон, которые передают сигналы на клетки Пуркинье — из этих крупных нейронов с очень сложной разветвлённой сетью отростков состоит целый слой мозжечка. Для этого учёные дрессировали мышей моргать в ответ на сигнал — изменение освещённости. Сам по себе этот сигнал не вызывает рефлекторного моргания, но при обучении в такого рода экспериментах его сопровождают дополнительным действием — например, направляют струйку воздуха мыши на глаз. Постепенно мыши запоминают, что за изменениями в освещённости следует дуновение воздуха, и начинают моргать сразу за световым сигналом. После этого дуть им в глаза уже не обязательно: они в любом случае будут моргать в ответ на выученный сигнал.

С помощью оптогенетики исследователи подтвердили, какие именно нейроны отвечают за такое обучение. Оптогенетика — новая дисциплина, которую в журнале Science в 2010 году назвали научным прорывом десятилетия. Её суть в прямом воздействии на нейроны мозга с помощью световых импульсов через введённые электроды. Таким образом можно буквально включать и выключать целевые нервные клетки. В нормальном состоянии нейроны не реагируют на свет, и для оптогенетических экспериментов проводят их генную модификацию — встраивают в ДНК с помощью вирусов ген светочувствительного белка родопсина (впрочем, это не единственный вариант). Естественно, все эти технологии испытаны только на модельных животных, в основном на грызунах.

Португальские исследователи воспользовались оптогенетикой, чтобы включать и выключать лиановидные волокна. В одном из вариантов эксперимента они стимулировали эти клетки лазером одновременно с включением светового сигнала — и смогли научить мышей моргать без добавления воздуха. Подобные действия с другими клетками к такому результату не привели.

В другом варианте исследователи выключили с помощью оптогенетики лиановидные волокна — и мыши не научились моргать даже в ответ на направленный в глаза воздух. Всё это показало, что обучающие сигналы среды поступают в мозжечок, где используются для выработки новых стратегий действия, именно через лазающие волокна. И если эти клетки не функционируют, обучение невозможно.

Если перенести результаты исследования на людей: а вдруг именно разницей в работе лиановидных волокон объясняется то, что одним проще даётся обучение, например, танцам, чем другим? 🤔