Недавнее исследование Константина фон Николая и Маркуса Сигеля из Центра интегративной неврологии им. Вернера Райхарда (CIN) Тюбингенского университета проливает новый свет на эти проблемы. В сотрудничестве с коллегами из Гамбурга и Оксфорда фон Николай и Зигель исследовали взаимосвязь различных ритмов мозга в коре и полосатом теле. Стриатум — это подкорковая структура, которая является частью базальных ганглиев и играет важную роль в генерации движений.
В своем исследовании, опубликованном в последнем журнале Journal of Neuroscience, фон Николай и его коллеги зафиксировали активность нейронов во время бега на беговой дорожке. Они наблюдали два основных ритма мозга — медленный и быстрый — оба зависели от скорости бега. Эти ритмы не были независимыми, а вместо этого демонстрировали характерный паттерн взаимодействия. Медленные ритмы систематически модулировали силу быстрых ритмов за счет связи фазы и амплитуды.
Кроме того, медленные ритмы были тесно синхронизированы между корой и полосатым телом. Фон Николай и его коллеги показали, что вместе эти явления приводят к временной координации всплесков быстрых ритмов между структурами мозга.
Эти результаты указывают на новый базовый механизм того, как различные мозговые ритмы могут взаимодействовать для опосредования взаимодействий между структурами мозга. Синхронизация медленных ритмов важна для взаимодействия нейронов в глобальном масштабе, в то время как быстрые ритмы важны для обработки нейронов в локальном масштабе.
Таким образом, координация быстрых ритмов в различных структурах мозга с помощью медленных ритмов может быть фундаментальным механизмом для интеграции нейрональной обработки в различных пространственных масштабах.
Результаты фон Николая и его коллег также имеют значение для изучения различных заболеваний головного мозга.
Ритмические процессы обнаруживаются не только в здоровом мозге, но, вероятно, также играют важную роль в различных психоневрологических расстройствах, таких как болезнь Паркинсона. Основная система мозга, на которую влияют патологические процессы при болезни Паркинсона, — это базальные ганглии и кортико-полосатая ось, исследованные в этом исследовании.
Таким образом, их результаты могут открыть новое окно для понимания механистических нарушений, лежащих в основе двигательных дисфункций и когнитивных нарушений при болезни Паркинсона и подобных заболеваниях.