Биологи нашли у мозжечка новые функции

Мозжечок может участвовать не только в координации движений, но и в реакции на вознаграждение, и даже в обучении.

На небольшой мозжечок приходится больше половины нейронов мозга, и его задачи наверняка не исчерпываются одной лишь координацией движений. Эксперименты на мышах показали, что мозжечок может участвовать также в реакции на вознаграждение и обучении. О неожиданной находке учёные сообщают в статье, опубликованной журналом Nature.

Мозжечок занимает лишь около десятой доли всего мозга, однако содержит большинство его нейронов. Он обеспечивает тонкую координацию движений, поддержание равновесия и тонус мышц. Этим задачи мозжечка вряд ли исчерпываются, однако из 60 миллиардов его клеток порядка 50 миллиардов — это звёздчатые нейроны, плотно упакованные и очень мелкие, что сильно затрудняет их изучение.

"С учётом большого числа нейронов в мозжечке, мы слишком мало продвинулись в понимании того, как он интегрирован в более широкую картину принятия решений мозгом, — говорит нейробиолог Марк Вагнер (Mark Wagner). — В значительной мере это связано с представлениями о том, что мозжечок участвует лишь в выполнении моторных функций". Вагнер и его коллеги из команды профессора Стэнфордского университета Лицюня Ло (Liqun Luo) открыли ещё одну возможную функцию мозжечка, экспериментируя на мышах.

Для этого учёные получили линии генномодифицированных грызунов, звёздчатые нейроны которых производят зелёный флуоресцентный белок (GFP). Активация нейронов связана с изменением потока ионов кальция через мембраны, и GFP позволил регистрировать эту активность, пока мыши выполняли несложное задание — нажимали на рычаг, чтобы получить награду в виде подслащённой воды.

Учёные заметили, что если одни клетки мозжечка активировались при движении животного, то другие — позднее, в тот момент, пока мышь ожидала получения заслуженного вознаграждения. Ещё одна группа нейронов реагировала на появление случайной и неожиданной награды. По мере обучения животного выполнению задания эти клетки проявляли всё меньшую активность, зато всё сильнее срабатывали нейроны, связанные с ожидаемым вознаграждением.

Действительно, даже анатомически мозжечок образует тесные связи не только с отделами, участвующими в планировании и выполнении моторных функций (корой и стволом головного мозга, спинным мозгом), но также и с базальными ганглиями — центрами, которые играют ключевую роль в формировании эмоций и работе "системы внутреннего вознаграждения". Взаимодействуя с ними, мозжечок может участвовать в процессах обучения.

Неожиданные результаты ещё предстоит проверить на других животных, включая человека. Однако они ещё раз указывают на то, как плохо мы пока понимаем функции мозжечка и его участие в работе всего мозга, как незаслуженно мало внимания уделяют ему исследователи.