Нейроны, которые смеются

Вокальные звуки, которые мы издаем, например — смех, плач и лепет младенцев—обладают тем же ритмическим качеством, что и звуки, издаваемые многими млекопитающими, певчими птицами и даже некоторыми видами рыб. Исследователи из Калифорнийского университета в Сан-Франциско обнаружили,  небольшое скопление нейронов в стволе головного мозга, которое синхронизирует подобную врожденную вокализацию с дыханием. Это может пролить свет на то, почему дети с расстройством аутистического спектра испытывают проблемы с речью. Новая работа опубликована в журнале Neuron.

«Просто для чтобы засмеяться или закричать, тело должно скоординировать около 100 различных мышц в ритмическом ритме за один вдох, — говорит Кевин Якл из Университета Калифорнии в Сан-Франциско, старший автор статьи. —  Мы обнаружили нейроны, которые при активации дают нам эту бессознательную способность».

Широко распространено мнение, что многие животные, включая людей, обладают врожденным контролем над дыханием — для этого вам не нужно сознательно использовать свой мозг.  Этим ведают особые нейроны ствола мозга. Якл и его команда подозревали, что такой же контроль стволом мозга  существует и для врожденных вокализаций.

Для подтверждения существование этой нейронной цепочки, Якл и его команда изучили звуки, издаваемые детенышами мышей, когда их разлучали с матерями. Крики машат  имели узнаваемый рисунок, связанный с определенными мышечными движениями. Затем исследователи определили, какие клетки в стволе головного мозга отвечают за этот ритм, который оказался ранее неизвестной схемой, которая, по-видимому, контролирует дыхание и координирует мышцы, необходимые для производства вокальных звуков.

Выявление этой системы позволит ученым задать новые вопросы о том, как мы говорим и почему у некоторых людей возникают проблемы с этим.

Новый взгляд на патологии речи

«Возможно, когда мы учимся говорить, мы учимся либо обходить эту систему, либо напрямую управлять ею, — сказал Якл. – Изменения в коннектоме этой системы, генерирующей паттерны, может вызвать патологию речи».

Группа Якла обратила особое внимание на работы, свидетельствующие о том, что в раннем возрасте дети с расстройствами аутистического спектра издают звуки иного рода, чем здоровые сверстники. Затем оказывается, что некоторые дети с аутизмом либо не могут говорить, либо испытывают трудности с воспроизведением и пониманием тонов и ритмов речи.

Такие речевые патологии часто рассматриваются как неспособность научиться говорить, считает Якл. Он переворачивает эту точку зрения с ног на голову, спрашивая, связаны ли проблемы с речью не столько с обучением, сколько с тем, как мозг управляет речью.

«Ребенок может слышать и изучать язык, но, если система, которая позволяет ему озвучивать, каким-то образом отличается, он просто не сможет координировать дыхание и работу мышц для того, чтобы издавать звуки», — сказал он.  — Если бы мыу знали, чем отличается эта система, это могло бы изменить то, как мы должны учить некоторых людей говорить».

Текст: Алексей Паевский

A novel reticular node in the brainstem synchronizes neonatal mouse crying with breathing

Wei, Xin Paul et al. Neuron, 2022, DOI:https://doi.org/10.1016/j.neuron.2021.12.014