Ученые из Центра науки о мозге RIKEN (Япония) обнаружили нейронную схему в спинном мозге, которая обеспечивает независимое от мозга моторное обучение. Результаты исследования, опубликованного в журнале Science, могут помочь разработать способы восстановления двигательной активности после травм спинного мозга.
Известно, что двигательная активность спинного мозга может быть скорректирована с помощью практики даже без участия мозга, но до сих пор не было выяснено, как именно это возможно, а значит, этот феномен невозможно было применить для улучшения восстановления после травм спинного мозга.
Авторы новой работы создали экспериментальную установку, которая позволила изучить адаптацию спинного мозга мышей (как обучение, так и запоминание) без участия мозга. В тесте участвовали мыши, чьи задние лапы свободно болтались. Если задняя лапа экспериментальной мыши опускалась слишком сильно, ее стимулировали электрическим током. Контрольная мышь получала ту же стимуляцию, но без привязки к положению лап.
Всего через 10 минут наблюдалось обучение двигательным навыкам лишь у подопытных мышей: их лапы оставались высоко поднятыми, что позволяло избежать электрической стимуляции. Этот результат показал, что спинной мозг может связать неприятные ощущения с положением ног и адаптировать свою двигательную активность, причем без участия мозга. Спустя сутки ученые повторили 10-минутный тест, поменяв местами подопытных и контрольных мышей. Животные из первой группы по-прежнему не поднимали лапы — это свидетельствует о том, что в спинном мозге сохранилась память о прошлом опыте.
Установив, что в спинном мозге есть как непосредственное обучение, так и память, ученые приступили к изучению нейронной схемы, которая делает это возможным. Исследователи использовали 6 типов трансгенных мышей, у каждой из которых был отключен различный набор спинномозговых нейронов, и протестировали их на способность к моторному обучению и отмене обучения. Оказалось, что задние лапы мышей не адаптировались к избеганию электрических ударов после отключения нейронов в верхней части спинного мозга.
Результаты работы не только опровергают мнение о том, что моторное обучение и память ограничены исключительно мозговыми цепями. Они также показывают, что возможно манипулировать двигательной памятью спинного мозга, а это важно для терапии, направленной на улучшение восстановления после повреждения спинного мозга.
