Писати, їсти спагеті або майструвати – для виконання всіх цих завдань потрібна дрібна моторика. Ймовірно, за неї відповідають нервові сполучення в стовбурі головного мозку, які вчені виявили під час дослідження на мишах. Залежно від складності рухів, при цьому співпрацюють різні нейрони та ділянки стовбура головного мозку.
Зображення: Nortonrsx/ iStock.
Точними рухами рук і пальців ми можемо писати та користуватися столовими приборами. Ця тонка моторика стає можливою завдяки поєднанню роботи нервових клітин і м’язів. Вирішальним при цьому є стовбур головного мозку, що плавно переходить у спинний мозок. Його вважають центром управління між руховими ділянками в головному мозку та руховими нейронами спинного мозку, які зумовлюють скорочення м’язів у відповідних м’язових клітинах.
Які ж саме нервові сполучення керують дрібною моторикою рук, долонь і пальців, детальніше проаналізували науковці на чолі з Людвіґом Рудером (Ludwig Ruder) з Базельського університету. Досі було відомо тільки те, що стовбур головного мозку складається з багатьох регіонів спеціалізованих нервових сполучень, які керують загальним процесом руху.
Для свого дослідження команда вчених ввела в мозок мишей ін’єкції, щоб позначити нервові клітини та виміряти їхню активність при певних рухах – зокрема при сяганні за їжею або при натисканні на важіль передніми лапками. Завдяки введеним рецепторам та вірусам Рудер та його колеги також визначили просторове розташування нервових сполучень в стовбурі головного мозку та їхні шляхи комунікації.
Результат: на прикладі мишей виявилося, що за різну діяльність передніх лапок відповідають спеціальні регіони в стовбурі головного мозку. В цьому регіоні – так званій латеральній поверхні довгастого мозку (latRM) – є чотири групи нервових клітин, що залучені до керування дрібною моторикою.
Ці групи нейронів науковці погрупували, залежно від діяльності. «Прості рухи передніх кінцівок, наприклад, простягнення передніх лапок, зумовлюють специфічні нервові мережі latRM, що прямують безпосередньо до спинного мозку», – пояснив Рудер. Одна група нервових клітин відповідає, наприклад, за витягнення лапок, інша – за сягання по їжу.
Виконання складних рухів, що відбуваються із залученням пальців, – наприклад, щоб схопити і піднести їжу до рота, – переймає інша група нервів, просторово віддалена: цими рухами керують особливі нейрони, що пов’язані з іншими регіонами стовбура головного мозку, сказали вчені.
«Популяція нервових клітин в ділянці довгастого мозку контролює специфічно дрібну моторику передніх кінцівок, – підсумувала колега Рудера Сільвія Арбер (Silvia Arber). – Але тільки тоді, коли нервові клітини різних регіонів стовбура головного мозку комунікують одна з одною, вдаються такі складні та точні рухи, як хапання їжі. Для керування пальцями ці внутрішні сполучення та мережі необхідні».
«Наше дослідження визначає латеральну поверхню подовгасного мозку в стовбурі головного мозку важливим учасником у здійсненні вправних рухів передніх кінцівок», – підсумували вчені. Просторове розділення нервових клітин, залежно від завдань, демонструє складну організацію стовбура головного мозку.
Чимало нервових схем, що в ньому розташовані, в тварин та людей – подібні, тому, зі слів Рудера та його команди, на підставі отриманих даних можна дійти висновків і про те, які популяції нервових клітин керують рухами людини. Продовжуючи дослідження в цьому напрямі, можна також з’ясувати, які недуги та пошкодження можуть призвести до порушення дрібної моторики.
Anna Bolten
Was verleiht uns unsere Geschicklichkeit?
Universität Basel, 20. Januar 2021, Nature, 2021, doi:10.1038/s41586-020-03080-z
Зреферувала С.К.
31.01.2021