Движението на езика на мишки при пиене на вода – признак за неврологични нарушения

Изследователи от университета „Cornell“ разработват нов метод за откриване на неврологични нарушения при лабораторни мишки чрез проследяване на уменията им за контрол на движенията. За целта те анализират начина и скоростта на движение на езика, когато пият вода от поилка.

Действията на животните се записват с помощта на високоскоростни камери и машинно самообучение в специално създадена благоприятна среда. Експериментът разкрива механизмите на действие на мозъчната кора, отговаряща за обработка на информация за моторните движения, което пък позволява да се изяснят неврологичните причини за развитието на болести като болест на Паркинсон например и да се въведат новите научни открития в роботите, използвани за машинно самообучение.

Джеси Голдбърг, доцент по невробиология и поведение, споделя, че благодарение на съвременните инструменти на невронауката вече е възможно да се изследват дори мишки в търсене на повече яснота относно този така сериозен проблем, свързан с контрола на движенията.

Почти всички успехи в областта на невронауката се дължат на изследвания върху маймуни и техните движения при протягане на крайник, за да вземат даден предмет. Години наред екипът от лабораторията на Голдбърг работи върху модел на мишка, тъй като експериментите се провеждат по-бързо и лесно могат да бъдат адаптирани. За съжаление, учените срещат много пречки, свързани най-вече с опитите да накарат гризача да достигне предмет с крайник. Причината е, че му липсват нужните биомеханични умения и няма вродения усет за извършване на подобни движения.

Движенията на езика на мишката – близки до тези на маймуна, която опитва да хване предмет

Теджапратап Болу от екипа на Голдбърг работи върху друг проект, при който се следят движенията на езика на мишки, докато пият вода от поилка. Откритията му служат като основа за създаването на новия метод за изследване неврологичните нарушения при гризачите. Първоначално самите тръбички, от които се стича водата, се покриват със сензори за допир, но те се оказват не достатъчно ефективни, тъй като животните често не успяват да ги улучат.

Болу забелязва, че мишките изкарват език и тогава започват да търсят тръбичката на поилката, вместо първо да я намират и тогава да започват да я ближат, за да потече вода, както са предполагали експертите.

Пиенето на вода от поилка активира моторната кора в мозъка на мишката

Движенията с езика се повтарят приблизително на всеки 100 милисекунди и са сходни по своя характер с тези, извършвани от маймуната, когато протяга крайник и го насочва по посока на предмета, който иска да улови. И в двата случая се активира мозъчната кора, която обработва информацията за моторните движения.

Високоскоростните камери показват, че движението на мишката с език в търсене на поилката е подобно на това, което ние правим с ръце, когато искаме да достигнем предмет. Учените периодично сменят мястото на поилката, което естествено води до погрешно и след това коригиращо движение на животното. Също така изследователите включват и изключват осветление, докато генетично модифицираните лабораторни животни пият вода, за да разберат как промяната в светлината влияе на различни части от мозъка им.

Наблюденията разкриват, че се активира преднолатералната част на мозъчната кора, свързана с моторните функции, а електрическите сигнали наподобяват изключително много сигналите, изпращани от мозъка към крайниците на маймуните, когато се протягат да уловят предмет.

Според Голдбърг експерименти като този не са провеждани никога преди. Резултатите от него са публикувани в списание „Nature“ на 19.05.2021 г.
„Cornell Neurotech“ вече разработиха технологии, които могат да записват работата на хиляди неврони в животинския мозък по едно и също време. Ученият споделя, че следващата важна крачка е прилагането на новосъздадените инструменти при изследване причините за появата на патогенни мозъчни сигнали в случай на неврологични нарушения като например болест на Паркинсон.