Зачем светили свинкам в мозг?

Российские ученые исследовали активность головного мозга морских свинок в ответ на ритмическую фотостимуляцию. Результаты их исследований опубликованы в журнале Brain Research Bulletin.

Credit: Wikimedia Commons

В большинстве предыдущих исследований ученые замечали, что ответные реакции после фотостимуляции структур зрительной системы носят нелинейный характер. Например, в спектре ответных электрофизиологических реакций появляются частотные компоненты, кратные частоте стимуляции, но не представленные в стимуле. Однако механизм формирования фотоиндуцированных реакций все еще остается неясным. Кроме тогео, не ясен вопрос – вызывает ли эту нелинейность пассивное искажение 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, которые воспринимают и анализируют зрительную информацию. В то же время ничего не известно о поведении 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, миндалевидного тела и медиальной септум) морской свинки в ответ на фотостимуляцию синусоидальным сигналом частотой 10 Гц», — рассказывает автор статьи, научный сотрудник Института теоретической и экспериментальной биологии РАН Любовь Шубина. — Мы показали, что реакции в лимбической системе 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».

Таким образом, ученые выявили, что гармоники это не артефакт или эпифеномен, связанный с простым искажением формы сигнала, они представляют собой независимые активные процессы, имеющие, однако, пока неясное функциональное назначение. Следовательно, нелинейное искажение нервной системой внешних стимулов стоит рассматривать не как ее несовершенство, а как механизм обработки информации.

Nonlinear reactions of limbic structure electrical activity in response to rhythmical photostimulation in guinea pigs

Alexandr Bondar, Liubov Shubina

Brain Research Bulletin

Volume 143, October 2018, Pages 73-82https://doi.org/10.1016/j.brainresbull.2018.10.002