נוירונים עמוק במוח לא רק עוזרים ליזום תנועה-הם גם מדכאים זאת באופן פעיל, ובדיוק מדהים. זו סיום מחקר חדש שנערך על ידי חוקרים מאוניברסיטת באזל ובמכון פרידריך מישר למחקר ביו -רפואי (FMI), שפורסם בכתב העת Journal טֶבַעו הממצאים רלוונטיים במיוחד להבנה טובה יותר של הפרעות נוירולוגיות כמו מחלת פרקינסון.
הושיטו לתפוח או להביא כפית לפה-פעולות פשוטות לכאורה סומכות על תהליכים מורכבים ביותר במוח. נגן מפתח בתזמור זה הוא אזור מוח עמוק המכונה הגנגליה הבסיסית. במשך תקופה ארוכה נחשב לאות הפלט של הגנגליה הבסיסית לתפקד בעיקר כבלם, ומדכא התנהגות לא רצויה.
חוקרים בהובלת פרופסור סילביה ארבר הראו כעת בעכברים כי נוירונים ספציפיים בגנגליה הבסיסית מקבלים החלטות מדויקות ביותר לגבי מתי לאפשר ומתי להפסיק באופן פעיל תנועה ספציפית. יחד, אותות דינמיים אלה מעניקים לרישיון את תזמון התנועה.
גנגליה בסיסית: מרכזייה מרכזית
תובנות אלה מאתגרות את המודל ארוך השנים של אופן פעולת הגנגליה הבסיסית. על פי התפיסה המסורתית, תנועת הגנגליה הבסיסית על ידי עיכוב מתמיד של מרכזים מוטוריים במוח, רק בקצרה "משחררת את הבלם" כאשר מותרת תנועה. "אבל המודל הזה נופל בהרבה מבחינת תנועות מורכבות, כמו אלה המעורבים בפעולות מתואמות של הנשק והידיים", מסביר ארבר.
מחקר זה מתמקד במהירות כביכול Substantia nigra pars reticulata (SNR), תחנת הפלט העיקרית של הגנגליה הבסיסית, השולחת אותות למרכזים מוטוריים בגזע המוח. החוקרים גילו תגלית מפתיעה: הנוירונים באזור זה אינם רק אש כדי לעכב תנועה. במקום זאת, הם מציגים דפוסי פעילות דינמיים ביותר -מתוזמנים באופן מיוחד לתנועות המבוצעות. במהלך התנהגויות מורכבות, נוירוני SNR מחליפים מספר פעמים בין פעילות מוגברת לירידה, כל נוירון עם התבנית הדינמית הספציפית שלו. לפיכך, תפוקת הגנגליה הבסיסית מתפקדת כמו מערכת רמזורים מכוונת דק בצומת עמוס: כל אור הופך לירוק או אדום לתנועות ספציפיות, תלוי בפעולה המתוכננת. באופן זה ניתן לבנות התנהגויות מורכבות מתנועות אינדיבידואליות, המנוהלות על ידי העיתוי של אותות "GO" ו- "STOP" אלה המסופקים על ידי נוירוני SNR.
בקרת תנועה עדינה
כדי לחקור תהליכים אלה, שניים מתלמידי הדוקטורט של ארבר רשמו פעילות מוחית בעכברים שכן אלה השתמשו בידיהם כדי להגיע לכדורי מזון. הם גילו כי נוירוני SNR בודדים הגיבו בצורה שונה מאוד בהתאם לשלב התנועה: כאשר הגיעה הזרוע, היד אחזה או חזרו בו, נוירונים ספציפיים הגדילו את פעילותם בעוד שאחרים השתהו. "זה מדהים עד כמה האותות האלה מכוונים דק", מסכימים אנטוניו פאלקסוני וקנודיה קשה, מחברי המחקר. "נוירוני SNR רק מעצירים את פעילותם במהלך תנועות מאוד ספציפיות ומגדילים אותה במהלך נבחרים אחרים."
בעזרת טכניקות אופטוגנטיות, החוקרים לאחר מכן מניפולציות על נוירוני SNR. הם הצליחו להראות כי הפעלת נוירונים אלה חסמה את ההתנהגות-הדגמה ברורה של תפקידם השולט. אולי בצורה הכי בולטת, אפילו השינויים הקלים ביותר בתנועה לוו בהתאמות מדויקות באיתות SNR. מרכזים מוטוריים במורד הזרם בגזע המוח הגיבו על ידי שליחת אותות בחזרה ל- SNR. כך שכאשר "רמזור" SNR הפך לירוק, הנוירון במורד הזרם לוחץ למעשה על דוושת הגז, ומאפשר ביצוע תנועה. זה מצביע על מערכת קידוד מבוססת תנועה מאוד מבוססת תנועה-גרעיני יותר מאשר רק מנגנון "GO" או "STOP" כללי.
דרכים חדשות לטיפול בהפרעות בתנועה
המחקר מציע תמונה חיה של האופן בו המוח שולט אפילו בתנועות העדינות ביותר באמצעות יחסי גומלין מכוונים של הפעלה ועיכוב העכבה את ההבנה שלנו בשליטה מוטורית. יש לכך השלכות רפואיות חשובות: בהפרעות כמו פרקינסון או צ'וריאה, האיזון העדין הזה מופרע, מה שמוביל לתסמיני ההיכר כמו קושי ליזום תנועה בקרב חולי פרקינסון.
אם אנו מבינים כיצד הגנגליה הבסיסית מתאמת תנועה רגילה, אנו יכולים לפתח טיפולים ממוקדים יותר כאשר מערכת זו יוצאת מאיזון. "
פרופסור סילביה ארבר, חוקר מוביל
