Зрительные гамма-колебания и процессы нервного возбуждения и торможения

Изменение баланса между нервным возбуждением и торможением характерно для многих нарушений работы мозга, включая такие расстройства развития, как аутизм. Для того, чтобы научиться эффективно корректировать этот баланс, нужно сначала научиться измерять его в мозге человека. К сожалению, в данное время не существует надежных неинвазивных мер измерения этого баланса.  Быстрые нейромагнитные колебания мозга - "гамма-колебания" (30 – 100 Гц) генерируются при взаимодействиях возбуждающих и тормозных нейронов и чувствительны к изменениям этих взаимодействий. Поэтому они могут нести полезную информацию о балансе возбуждения и  торможения в нервных сетях.

Магнитоэнцефалография (МЭГ) существенно более чувствительна к этим быстрым электромагнитным колебаниям активности мозга, чем все другие имеющиеся  неинвазивные методы. В серии работ мы исследуем, как гамма-колебания, вызванные зрительными стимулами и зарегистрированные с помощью МЭГ, модулируются силой возбуждения, приходящего в зрительную кору, и как эти модуляции связаны с поведенческими показателями нервного торможения.

Наши результаты показывают, что нелинейные модуляции мощности гамма ритма силой внешних возбуждающих влияний отражают способность мозга регулировать баланс между нервным возбуждением и торможением. Эти результаты помогают понять функциональную роль гамма-колебаний - одного из основных классов мозговых ритмов. Более того, они могут помочь в разработке неинвазивных мер гомеостатической регуляции баланса возбуждения/торможения при нарушениях работы мозга человека.

Рис. 1. Модуляция гамма-колебаний скоростью движения зрительного
стимула-'решетки'. Возбуждение зрительной коры увеличивается
с увеличением скорости движения, что сначала ведет к синхронизации
гамма-колебаний, а потом - при высоких скоростях - к их подавлению.
Мы полагаем, что подавление гамма-колебаний при высокой интенсивности
стимуляции отражает эффективность регуляции растущего возбуждения
в зрительной коре (Orekhova et al. Sci Rep 2018).

Данное исследование проводится в сотрудничестве с Гетеборгским университетом (Prof. Justin Schneiderman, Prof. Nouchine Hadjikhani).

Вы можете узнать больше об этой  работе здесь.