Аннотация:
Последние исследования ученых показывают, что одной лишь повторяющейся практики недостаточно для освоения нового навыка. Вновь отработанные движения необходимо стабилизировать посредством процесса консолидации памяти после тренировки.
Научно-исследовательская группа из области гиперсетевой физиологии мозга из Университета Тохоку в Японии недавно в ходе экспериментов на мышах обнаружила, что стимуляция блуждающего нерва после тренировки может позволить экспериментальным животным продемонстрировать более сильные эффекты двигательного обучения в ближайшие несколько дней. Результаты показывают, что связь между внутренними органами и мозгом может играть ключевую роль в формировании способностей к долгосрочному обучению.
Являясь важным путем, соединяющим тело и мозг, блуждающий нерв отвечает за передачу висцеральной сенсорной информации в мозг и выдачу мозгу инструкций по регулированию физиологических функций, таких как частота сердечных сокращений и пищеварение. Клинически стимуляция блуждающего нерва часто используется для лечения некоторых неврологических заболеваний. Большинство предыдущих исследований были сосредоточены на том, как эта терапия регулирует систему нейротрансмиттеров, но это последнее исследование обнаружило другой путь, посредством которого тело влияет на мозг.
В ходе эксперимента исследователи имплантировали микроманжетные электроды в блуждающий нерв на левой шее мышей и обучили их зависимым от мозжечка горизонтальным оптокинетическим движениям глаз. Эта задача требует от мышей более точного отслеживания движущихся полос, подобно произвольным движениям глаз людей, стоящих на платформе и наблюдающих за проезжающими вагонами поезда. Стоит отметить, что научно-исследовательская группа применяла стимуляцию блуждающего нерва только после каждой тренировки. Стимуляция не привела к немедленному улучшению производительности, когда мыши тренировались, но ее преимущества постепенно проявились в последующих тестах, и мыши, получившие стимуляцию, сохранили значительно более сильные долговременные способности к обучению и память в течение нескольких дней.
Исследовательская группа отметила, что этот результат указывает на то, что нейронная стимуляция после тренировки нацелена на процесс, ответственный за защиту и консолидацию моторной памяти после тренировки, а не непосредственно на помощь в выполнении текущей задачи. Профессор Хироши Мацуи из Университета Тохоку сказал, что суть эксперимента заключается в том, что стимуляция проводилась только после тренировки, что позволяет предположить, что стимуляция блуждающего нерва может открыть потенциальное окно возможностей для улучшения обучения, сделав микроокружение мозга более восприимчивым к долгосрочным изменениям.
Чтобы изучить основные физические и физиологические механизмы, исследовательская группа использовала волоконную фотометрию для измерения динамических изменений объема крови вблизи области флоккулов мозжечка, что тесно связано с задачей обучения. Мониторинг показал, что однократная стимуляция блуждающего нерва может вызвать двухфазную реакцию в кровеносных сосудах головного мозга, то есть отсроченное увеличение местного объема крови после кратковременного снижения. Повторная стимуляция вызывает ритмические колебания местного объема крови. Амплитуда этого колебания кровотока также имела решающее значение. Мыши, у которых наблюдалась большая амплитуда колебаний кровеносных сосудов, как правило, лучше сохраняли память в тесте на обучение на пятый день.
Эта связь предполагает, что стимуляция блуждающего нерва может способствовать консолидации памяти, отчасти за счет изменения метаболической среды вокруг регулируемых цепей мозга во время тренировки. Чэнь Цзюньюй, первый автор статьи, сказал, что человеческий мозг может подвергаться гораздо более глубокому влиянию внутреннего состояния тела, чем люди думают. Регулируя метаболическую среду мозга, в том числе ритмическое движение сосудов, в будущем можно будет стимулировать потенциал обучения, который изначально дремлет. Исследовательская группа продолжит оптимизировать протокол стимуляции и уточнить механизм взаимодействия оси мозг-тело в поддержке долгосрочной нейропластичности.
Комментарии