Таламус мышей различил пассивные и активные прикосновения

Ученые из Германии обнаружили, что таламус мышей по-разному реагирует на движение вибрисс в зависимости от того, чем эти движения вызваны. Вентральное заднемедиальное ядро реагировало как на активное прикосновение усов к чему-либо, так на пассивное движение усов под действием струи воздуха. А заднемедиальное ядро отзывалось только на пассивные прикосновения, получая сигналы из сенсорной коры. Работа опубликована в PLoS Biology.

В таламусе усатых млекопитающих есть по крайней мере два ядра, которые обрабатывают сигналы от вибрисс, — вентральное заднемедиальное ядро (VPM) и заднемедиальное (POm). Оба они получают сигналы непосредственно с периферии, но POm дополнительно контролирует сенсорная кора. Благодаря такому разделению мозг животных, вероятно, может обрабатывать разные процессы — движения усов, активные и пассивные прикосновения. Раннее исследование показало, что POm не так сильно реагируют на пассивные прикосновения к вибриссам, как VPM. Тогда ученые предположили, что нервная передача через POm может зависеть от двигательной активности — и возникать только тогда, когда животное что-то активно ощупывает с помощью вибрисс. Однако это предположение не проверялось.

Теперь команда ученых во главе с Антоном Сумсером (Anton Sumser) из Мюнхенского университета сравнили, как нейроны VPM и POm мышей реагируют на пассивные и активные отклонения вибрисс. Ученые записывали активность отдельных нейронов грызунов (15 нейронов VPM у 11 животных и 11 нейронов POm у 6 животных), пока их вибриссы отклонялись пассивно — под действием потока воздуха, или активно — когда животные сами касались ими металлического столба. Во время экспериментов мыши были в сознании и активны, их головы были зафиксированы, а все вибриссы, кроме одного, обрезаны.

Нейроны VPM были чувствительны как к пассивным, так к активным отклонениям вибрисса. А вот нейроны POm почти не реагировали на прикосновения, а на струю воздуха — реагировали вдвое медленнее. Также для нейронов POm были важны интервалы между стимулами — чем дольше длились паузы, тем сильнее они отвечали. Это частично объясняло почти полное отсутствие ответа на активное прикосновение вибрисса к чему-то: интервалы между такими прикосновениями составляли в среднем лишь 98 ± 149 миллисекунд, тогда как между струями воздуха — 650 ± 846 миллисекунд. Если между активными отклонениями проходило достаточно времени, нейроны POm откликались и на них — хоть и слабее.

Ученые предположили, что причина такой избирательности POm в том, что его контролирует сенсорная кора, а именно — ее бочкообразная область. Тогда они ингибировали активность BC — и это ослабило реакции POm даже на струю воздуха, но не повлияло на ответы VPM. Это означало, что сигналы из сенсорной коры усиливают реакцию VPM на пассивные и редкие отклонения.

В заключении авторы выдвинули гипотезу о том, что чувствительность POm, требующая участия коры, позволяет этому ядру сигнализировать о наиболее значимых событиях — редких и внезапных. В таком случае на рутинные движения вибрисс можно и не реагировать — в конце концов, для этого есть VPM.

Ранее ученые обнаружили, что мышиные нейроны спинного мозга с рецепторами к нейропептиду Prok2 передают сигналы о приятных прикосновениях. Интересно, что этот нейропептид также отвечает за ощущение боли и зуда.