В мозге нашли древние нейроны, помогающие не отвлекаться

Учёные из Университета Джонса Хопкинса обнаружили небольшую группу нейронов в одном из древнейших отделов мозга, которые выполняют функцию встроенного фильтра внимания. Именно эти клетки помогают мозгу отсеивать ненужные раздражители и сосредотачиваться на главном. Исследование опубликовано в журнале Nature Communications и отмечено редакцией как особо значимое.

Эволюционно древний механизм концентрации

Долгое время считалось, что избирательным вниманием управляет префронтальная кора — участок мозга, особенно развитый у приматов и человека. Однако это объяснение не охватывает животных с менее развитой корой: птицы, рыбы и лягушки прекрасно умеют фокусироваться на нужном стимуле, не обладая сопоставимой нейронной структурой.

Именно этот вопрос поставили перед собой нейробиолог Шриш Мисор и его команда. Изучая мышей, исследователи обнаружили в стволе мозга — эволюционно очень старом отделе — сеть тормозных нейронов, аналоги которых присутствуют у всех позвоночных. «Если заглянуть в глубь эволюции на сотни миллионов лет, эта способность была у птиц, у рыб — и у них нет высокоразвитой префронтальной коры. Как же мозг решает эту задачу?» — пояснил ведущий автор работы Нинад Котари.

Что происходит, когда нейроны отключают

Чтобы проверить роль найденных клеток, исследователи разработали задачу на внимание, аналогичную тем, что применяются в экспериментах с людьми. Мыши учились реагировать на зрительный сигнал прямо перед собой, игнорируя отвлекающие стимулы сбоку. Когда команда временно подавляла активность нейронов ствола мозга, животные резко утрачивали эту способность.

«Когда мы отключали эти нейроны, мыши становились гиперотвлекаемыми», — рассказал Котари. При этом ни зрение, ни двигательные функции у животных не нарушались. Страдала исключительно способность сравнивать конкурирующие сигналы и выбирать наиболее важный. Уже на следующий день после восстановления активности нейронов животные снова без труда игнорировали даже очень сильные раздражители.

Нарушения этой системы напрямую воспроизводили ключевой симптом СДВГ — неспособность удерживать внимание в условиях посторонних раздражителей. «Один из характерных признаков СДВГ — даже слабые раздражители уводят внимание в сторону. И это именно то, что мы наблюдали при подавлении этих нейронов», — отметил Мисор.

Новый путь к лечению СДВГ и аутизма

Открытие меняет взгляд на природу расстройств внимания:

• Механизм концентрации внимания универсален для всех позвоночных и не зависит от уровня развития коры мозга
• Нейроны ствола мозга работают как «двигатель внимания», отбирая наиболее значимую информацию из потока конкурирующих сигналов
• Система активна у рыб, птиц, земноводных и млекопитающих — а значит, существует сотни миллионов лет
• По имеющимся данным, аналогичные клетки присутствуют и у человека
• Их дисфункция может лежать в основе СДВГ и расстройств аутистического спектра
• Результаты открывают возможность разработки более точных методов лечения этих состояний

Следующий шаг — изучить работу этих нейронов непосредственно у людей, в первую очередь у пациентов с СДВГ и аутизмом. Если удастся подтвердить, что данные клетки функционируют у них иначе, это создаст основу для создания более избирательных препаратов и терапий. По словам Мисора, «это часть мозга работает как двигатель отбора внимания. Она помогает ответить на вопрос: какая информация сейчас самая важная?».

Читайте также по теме: новых данных о белках мозга.

По оценкам Центров по контролю и профилактике заболеваний США (CDC), СДВГ диагностирован примерно у 11% детей школьного возраста и у значительной части взрослых. Поиск новых биологических мишеней для лечения этого расстройства — одна из приоритетных задач современной нейронауки, и данная работа предлагает перспективный и неожиданный ориентир.