Зеркальные нейроны человека в реальной жизни

Мы продолжаем знакомить вас с работами иностранных участников конференции BCISamara-2019, регистрация на которую бесплатна и  действует до 25 сентября. Сегодня мы расскажем вам о работе профессора Тонио Балла из Университета Фрайбурга. Он и его коллеги немного приоткрыли завесу над тем, как работает у человека система «зеркальных нейронов» (а точнее – нейронной исполнительно-наблюдательной сопоставительной системы – OEMS,neuronal execution/observation matching system) не в условиях эксперимента, а в условиях реальной жизни. Их сообщение прозвучало на конференции 2018 Conference on Cognitive Computational Neuroscience, а соответствующую научную работу можно прочитать на портале электронных препринтов ArXiv.

Расположение сетки электродов на голове пациентки

О так называемых зеркальных нейронах в нейробиологии заговорили с 1992 года после статьи Джакомо Риццолатти и его коллег, которые увидели как определенные нейроны премоторной коры обезьяны возбуждаются при наблюдении за движением другой обезьяны. Предполагается, что подобные нейроны выполняют функцию адаптации детеныша к окружающей среде посредством подражания родителям.

Легенда к схеме выше

Подобные нейроны обнаружены и у человека (их сейчас принято называть OEMS), однако очень мало известно об их функционировании в мозге человека в естественных, а не экспериментальных условиях. Команда Тонио Балла воспользовалась удобным случаем, когда в их распоряжении оказалась 41-летняя пациентка с устойчивой эпилепсией, которой требовалось хирургическое удаление  очага.

Таким пациентам для точной локализации места операции делают имплантацию на кору головного мозга сетки из электродов. Поскольку в данном случае по данным ЭЭГ предполагалась локализация в районе премоторной коры, пациентке наложили сетку 8×8 платиновых электродов именно в этот район.

Для эксперимента авторы статьи выбрали момент, когда к пациентке в гости приходили посетители, с которыми она любила играть в настольную игру Malefiz. Таким образом удавалось отслеживать и активность участка при собственных движениях,  и при наблюдении таких же движений соперника. И вот что получилось:

Игра

«Мы сравнили спектральные модуляции высокого гамма-диапазона, связанные с выполнением ипсилатерального движения и наблюдением такого же движения с помощью электрокортикографии (ЭКоГ) у одного участника. Пространственно совпадающая активность как при выполнении условий, так и при наблюдении регистрировалась на электродах, расположенных на премоторной и первичной моторной коре. Топография и амплитуда высоких гамма модуляций, связанных как с наблюдением за движением, так и с исполнением, были четко пространственно коррелированы в нескольких лобно-теменных областях мозга.

Пространственная активность при действии и наблюдении действия

Таким образом, наши результаты показывают, что сеть кортикальных областей вносит свой вклад в OEMS человека – в том числе, за пределами первичной моторной/премоторной коры, включая область Брока и область височно-теменного соединения, в реальных условиях [а не в эксперименте]».

Таким образом, авторам удалось не только увидеть «зеркальные» нейроны человека в реальной, не поставленной экспериментатором жизни, но и показать, что их система несколько сложнее, чем предполагалось ранее.

Текст: Алексей Паевский

Cortical Mirror-System Activation During Real-Life Game Playing: An Intracranial Electroencephalography (EEG) Study

Markus Kern, Johanna Ruescher, Andreas Schulze-Bonhage, Tonio Ball

(Submitted on 25 Feb 2019 (v1), last revised 27 Mar 2019 (this version, v2))

arXiv:1902.09189 [q-bio.NC]