Изучаются нейроны ствола мозга, участвующие в производстве и модуляции звуков

Прочитано: 40 раз(а)


Группа генетически определенных нейронов ствола мозга, участвующих в производстве и модуляции звуков.

Люди и другие млекопитающие могут издавать широкий спектр звуков, одновременно модулируя их громкость и высоту. Эти звуки, также известные как вокализации млекопитающих, играют центральную роль в общении между животными одного и разных видов.

Исследователи из Медицинской школы Стэнфордского университета недавно провели исследование, направленное на лучшее понимание нейронных механизмов, лежащих в основе производства и модуляции вокализаций млекопитающих. Их статья, опубликованная в журнале Nature Neuroscience, идентифицирует нейронную цепь и набор генетически определенных нейронов в мозге мыши, которые играют ключевую роль в производстве звука.

«Все млекопитающие, включая человека, издают звуки, проталкивая воздух мимо голосовых связок гортани, которые вибрируют, производя звук», — говорит он Авин Виракумар, соавтор статьи.

«Акустические характеристики звука, такие как громкость и высота, передают смысл слушателю и контролируются примерно 40 различными мышцами. Несмотря на важность вокализации и распространенность речевых нарушений, у нас есть ограниченное понимание того, как мозг производит звук и контролирует акустические характеристики».

Предыдущие исследования показывают, что ствол мозга, структура, соединяющая первичную структуру мозга со спинным мозгом, играет решающую роль в производстве звука у млекопитающих. . Таким образом, основной целью недавней работы Виракумара и его коллег было, во-первых, идентифицировать конкретные нейроны ствола мозга, которые поддерживают вокализацию.

«Мы также надеялись идентифицировать генный маркер, чтобы отличать эти нейроны от окружающих нейронов», — сказал он. Виракумар объяснил. «Чтобы идентифицировать генные маркеры вокализирующих нейронов ствола мозга, мы провели поиск в Атласе мозга мышей Аллена, общедоступной базе данных экспрессии генов мышей. Мы искали гены, которые экспрессируются в определенной области ствола мозга, которая участвует в производстве звука, называемой ретроамбигуусным ядром».

Анализ, проведенный Виракумаром и его коллегами, дал очень интересные результаты. Во-первых, исследователи обнаружили, что ген под названием нейротензин экспрессируется в небольшом кластере, состоящем примерно из 160 нейронов, в ретро-двусмысленном ядре.

Затем они провели дальнейшие эксперименты, в которых использовали оптогенетические методы для манипулирования нейронами, экспрессирующими этот ген, во время записи вокализаций мышей.

«Мы обнаружили, что нейроны, экспрессирующие нейротензин, активировались как во время вокализации как у новорожденных, так и у взрослых», — сказал он. — сказал Виракумар. «Мы также показали, что нейроны нейротензина необходимы для производства звука, поскольку мыши становились немыми, когда эти нейроны были аблированы (то есть удалены). Примечательно, что активация нейронов нейротензина заставляла мышей издавать звуки даже под общим наркозом, а увеличение частоты возбуждения этих нейронов увеличивало громкость, но не высоту звука. производимый звук.»

Результаты, полученные Виракумаром и его коллегами, позволяют предположить, что нейротензин-экспрессирующие нейроны в ретродвойственном ядре не только участвуют в производстве вокализаций мышей, но также контролируют громкость звуков, издаваемых животными. Нейротензиновые нейроны, по-видимому, достигают этого за счет совместной активации моторных нейронов, которые специфически контролируют голосовые связки и мышцы брюшного выдоха.

«При увеличении силы выдоха увеличивается громкость издаваемого звука, как на духовом инструменте», — сказал он. Виракумар объяснил.

Недавняя работа этой группы исследователей предлагает новое понимание нейронной основы вокализации млекопитающих. Роль мозговой цепи и генетически определенных нейронов, которые они определили, вскоре может быть дополнительно изучена в будущих исследованиях на мышах и других млекопитающих.

«Важным следующим шагом для нас будет использование маркера гена нейротензина, который мы идентифицировали, для поиска гомологичных нейронов у других вокализирующих видов, таких как люди, другие млекопитающие и птицы», — сказал он. — добавил Виракумар.

«Хотя мы определили нейроны, которые конкретно контролируют громкость звука, наше исследование не выявило нейроны, которые контролируют высоту звука, структуру слогов или синтаксис. Мы заинтересованы в поиске генных маркеров нейронов, которые контролируют другие важные акустические характеристики, которые передают смысл слушателю».

Изучаются нейроны ствола мозга, участвующие в производстве и модуляции звуков



Новости партнеров