Мы привыкли считать, что «думаем» головой, то есть головным мозгом, который и отвечает за такую высшую нервную деятельность, как запоминание и обучение. При этом работа спинного мозга обычно воспринимается как более примитивная, основанная на рефлексах. Однако оказалось, что в выражении «думать спинным мозгом» есть рациональное зерно, что является хорошей новостью для людей с травмами этого органа
Основные функции спинного мозга – это управление простыми двигательными рефлексами, связанными с работой скелетных мышц, некоторыми вегетативными рефлексами, такими как сосудодвигательные и дыхательные, и др.
При этом давно предполагалось, что спинной мозг активно участвует в обучении двигательным навыкам: об этом свидетельствовали данные, что двигательную активность, курируемую спинным мозгом, можно менять без помощи головного мозга. Яркое доказательство – результаты экспериментов на насекомых с удаленной головой, в которых их ноги «обучали» избегать неприятного внешнего воздействия. Эти опыты говорят о важности для обучения не только центральной, но и периферической нервной системы. Но как это происходит на уровне клеток и нейронных связей, оставалось непонятным.
Сейчас исследователи из Японии и Бельгии разработали похожую экспериментальную схему, где подопытными были уже не насекомые, а млекопитающие – лабораторные мыши. При тестировании задние лапы подопытных мышей свободно свисали, и если лапа слишком сильно опускалась вниз, то подвергалась удару электрического тока. Лапы контрольных мышей также стимулировали током, но делали это неупорядоченно.
Всего через 10 минут после начала эксперимента лапы мышей оставались высоко поднятыми, чтобы избежать удара током, – животные обучились. Это доказывает, что спинной мозг и без участия головного может связать неприятное ощущение с определенным положением конечности и скорректировать свою работу. Через сутки ученые повторили тест, и оказалось, что спинной мозг сохранил память о прошлом опыте – лапы мышей быстрее поднимались, принимая позу избегания.
Для изучения нейронных цепей, которые делают возможным обучение и запоминание, исследователи повторили эксперимент на трансгенных мышах с «отключенными» нейронами спинного мозга. Им удалось определить две критические группы нейронов: одна была задействована при обучении, другая необходима для «вспоминания» усвоенного.
При этом обучение не происходило у мышей с «отключенными» дорсальными (задними) нейронами спинного мозга, у которых активен ген Ptf1a. А «память» переставала работать при «отключении» расположенных спереди клеток Реншоу – эти нейроны, у которых активен ген En1, входят в состав контуров возвратного торможения. Кстати сказать, у обычных, нетрансгенных мышей искусственное возбуждение этих нейронов увеличивало скорость реакции животных на удар током при повторном тестировании – лапы животных принимали позу избегания еще быстрее!
Таким образом, очевидно, что не только у насекомых, но и у млекопитающих двигательное обучение и память не ограничиваются исключительно работой центральной нервной системы. И возможность манипулировать двигательной памятью периферической нервной системы может оказаться важной при разработке терапии для восстановления двигательных функций при травмах спинного мозга.
Публикации по теме:
«Википедия мозга» против слабоумия, психических заболеваний и мозговых «катастроф»