Пущинские ученые провели исследование нелинейности в активности головного мозга морских свинок в ответ на фотостимуляцию
28.11.2018
Фотостимуляция зрительного
анализатора периодическим сигналом широко используется в исследовательской и
клинической практике, а также в технологиях интерфейсов «мозг-компьютер». Такие зрительные стимулы обычно вызывают
кратковременные ответные реакции в электрической активности зрительной системы;
однако, используя достаточно длинные стимулы, создаются стабильные зрительные
вызванные потенциалы.
Ученые
из Пущино провели исследование активности головного мозга морских свинок в
ответ на ритмическую фотостимуляцию. Результаты их исследований опубликованы в
октябрьском номере журнала Brain Research Bulletin.
В
большинстве предыдущих исследований ритмической фотостимуляции в структурах
зрительной системы на всех ее уровнях, отмечен нелинейный характер ответных
реакций. Данный феномен проявляется в виде появлении в спектре ответных
электрофизиологических реакций частотных компонент, кратных частоте стимуляции
(гармоник), но не представленных в стимуле. Однако, механизм формирования
фотоиндуцированных реакций все еще остается неясным. Понимание этих механизмов
позволило бы создать технологии регуляции функциональных состояний мозга
нефамакологическими методами. Кроме того, не ясен вопрос – является ли
наблюдаемая нелинейность вызванной активности следствием пассивного искажения сигнала,
обусловленного наличием в системе нелинейных элементов или же она имеет
активную функциональную роль? Литературные
данные по фотостимуляции в основном посвящены изучению реакций зрительного
анализатора, то есть систем воспринимающих и анализирующих зрительную
информацию. В то же время ничего не известно о поведении при этом других систем
мозга, например, лимбической системы, играющей ключевую роль в обработке и
хранении информации.
«Мы исследовали электрическую активность четырех различных
структур мозга (гиппокампа, энторинальной коры, амигдалы и медиальной септум)
морской свинки в ответ на фотостимуляцию синусоидальным сигналом частотой 10
Гц» - рассказала пресс-службе ИТЭБ РАН автор статьи, научный сотрудник
Лаборатории системной организации нейронов имени О.С. Виноградовой, кандидат
биологических наук Любовь Шубина.
«Подобно структурам зрительной системы, мы показали, что
реакции в лимбической системе (совокупность ряда структур головного мозга) также
имели выраженный нелинейный характер, заключающийся в наличии гармоник частоты
стимуляции в вызванной активности исследуемых структур мозга. Эти гармоники
обладали независимой друг от друга динамикой амплитуды, а также постоянно
изменяющимися фазовыми отношениями» - сообщила Любовь Шубина.
Таким образом, ученые выявили, что гармоники не являются
артефактом или эпифеноменом, связанным с простым искажением формы сигнала, а
представляют собой независимые активные процессы, имеющие, однако, пока неясное
функциональное назначение. Следовательно, нелинейное искажение нервной системой
внешних стимулов стоит рассматривать не как её несовершенство, а как механизм
обработки информации.
Работа поддержана грантами РФФИ (№ 16-34-00457,
17-44-500312, 18-015-00157), и Российским гуманитарным научным фондом (грант No. 16-06-00133).
Источник:
Bondar A. and
Shubina L. Nonlinear reactions of limbic structure electrical activity in
response to rhythmical photostimulation in guinea pigs. Brain Research
Bulletin, V. 143, October 2018, Pages 73-82.
Пущинские ученые провели исследование нелинейности в активности головного мозга морских свинок в ответ на фотостимуляцию
Материал подготовила:
Алсу Дюкина
Пресс-служба ИТЭБ РАН, iteb-press@yandex.ru,
Пресс-релизы ИТЭБ РАН: http://web.iteb.psn.ru/press-release.htm